CN203622229U - 一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磨粒流抛光加工领域，特别是一种钛合金人工关节湍流精密加工的方法及装置。包含约束构件、温控磨粒流循环装置，约束构件套装在人工关节外，约束构件内表面与人工关节外表面间形成厚度均匀的仿形流道，温控磨粒流循环装置包括储存搅拌机、泵、加热器、连接管，泵通过连接管分别连接搅拌机和仿形流道入口，所述泵与仿形流道入口之间设有加热器，所述储存搅拌机通过连接管连通仿形流道出口。本实用新型通过约束构件构建磨粒流受控仿形流道，通过温控磨粒流循环装置精确控制研磨液的温度，从而调整研磨液的黏度来控制抛光的强度，可提高表面抛光的效率，优化抛光效果，抛光精度高。

Description

一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置

技术领域

本实用新型涉及磨粒流抛光加工领域，特别是一种钛合金人工关节湍流精密加工装置。

背景技术

人工关节作为一种具有关节功能的植入器件已在医学上得到广泛利用，早期人工关节的金属部件是采用不锈钢制成的，随着技术的进步，钴合金材料因其具有较好耐腐蚀性、耐磨性和机械性能得到应用，近年来又发展了钛及钛合金材料，含钛材料不但耐腐蚀、强度好，而且比重小，更易与人自体的骨长在一起，具有很好的生物相容性，是理想的人工关节材料。

人工关节表面的光整程度对其功能和使用寿命有着至关重要的影响，因此，经过成型后的钛合金人工关节假体并不能直接适用于人体内部，还需要经过一系列的打磨和抛光等后续工艺处理，最终获得高精度和高光洁度的表面，形成与人体骨头配合良好的人工关节。

人工关节表面为不同曲率的复杂曲面，且钛合金的导热性和切削性能差，现有表面精密加工技术中，大部分方法难以适用。由于磨粒流可形成良好仿形接触，因此在曲面和异型面加工中体现出优势，现磨粒流形成了一些表面加工方法，如挤压珩磨、磨粒水射流抛光等，这类方法需要对磨粒流施加强大的挤压力或喷射动力，使工件表面受到磨粒的强力刮削或冲击碰撞，虽加工效率高，但在磨粒强力作用下，不能获得良好的表面粗糙度，且在表面会留下具有明显方向性的加工痕迹，因此，它们只能用作表面的粗抛加工。专利申请号为201110041218.8的“钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法及其专用装置”提供了一种局部覆盖约束式钛合金人工关节湍流精密加工的新方法，通过与待加工的假体形状相一致的配模，在人工关节假体外表面和配模内表面的流道内形成湍流，利用磨粒的微力微量切削的频繁作用实现表面的逐步光整，此方法虽然可以实现更好的加工效果，但是由于磨粒流的黏度、温度、流速等都对抛光效果产生极大的影响，加工精度难以获得理想控制，抛光效果单一。

实用新型内容

针对钛合金人工关节复杂曲面光整加工的难题，本实用新型提供一种抛光精度可控、抛光性能好、精度高的温控磨粒流曲面湍流抛光装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置，包含约束构件、温控磨粒流循环装置，所述约束构件套装在人工关节外，所述约束构件内表面与人工关节外表面间形成厚度均匀的仿形流道，所述约束构件上至少设有一组仿形流道出口和仿形流道入口。

所述温控磨粒流循环装置包括储存搅拌机、泵、加热器、连接管，所述泵通过连接管分别连接搅拌机和仿形流道入口，所述泵与仿形流道入口之间设有加热器，所述储存搅拌机通过连接管连通仿形流道出口。

进一步，所述泵为隔膜泵，所述连接管为保温管。

    进一步，所述储存搅拌机为温控储存搅拌机。

本实用新型中，研磨液在温控储存搅拌机中进行均匀混合，混合后的研磨液在泵的作用下进入仿形流道，入口前通过加热器进行温度控制再进行抛光，抛光完成后的研磨液从仿形流道出口流出，通过连接管回收到温控储存搅拌机内，构成循环抛光。

本实用新型的设计思路及优点表现在：1、研磨液的黏度大小会影响抛光效果，如强黏度磨粒流流经大曲率复杂表面时的强阻力会破坏人工关节表面形态，而湍流抛光的研磨液为符合牛顿公式的流体，其黏度只与温度有关，本实用新型中，通过温控磨粒流循环装置可精确控制研磨液的温度，从而调整研磨液的黏度来控制抛光的强度，可提高表面抛光的效率，优化抛光效果。2、通过人工关节曲面的仿形建立局部覆盖曲面约束构件，构建磨粒流受控仿形流道，被加工曲面成为流道壁面的一部分，磨粒流可与复杂形状的人工关节表面形成良好接触，使研磨液进入湍流充分发展状态，通过磨粒的无序运动来实现表面的微力微量切削，达到镜面级表面粗糙度，抛光精度高。3、温控磨粒流搅拌机可以对储存在搅拌机中的磨粒流的温度进行控制，将磨粒流冷却至一个相当低的温度，这样磨粒流经过隔膜泵、保温管到达加热器，可以使得磨粒流的温度形成一个梯度和循环，从而可以达到控制磨粒流粘度的目的，进一步达到对抛光效果的控制。4、通过泵可以控制研磨液的流速，实现对湍流状态的有效调控，抛光性能好。5、研磨液可循环使用，减少污水排放实现清洁加工，并节约能源。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图。

图2是本实用新型的人工关节仿形流道剖面示意图。

具体实施方式

结合图1~2，一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置，包含约束构件8、温控磨粒流循环装置，所述约束构件8套装在人工关节7外，所述约束构件8内表面与人工关节7外表面间形成厚度均匀的仿形流道1，所述约束构件8上设有仿形流道出口9和仿形流道入口6。

所述温控磨粒流循环装置包括温控储存搅拌机4、隔膜泵3、加热器2、保温管5，所述隔膜泵3通过保温管5分别连接搅拌机4和仿形流道入口6，所述隔膜泵3与仿形流道入口6之间设有加热器2，所述搅拌机4通过保温管5连通仿形流道出口9。

本实用新型中，研磨液在温控储存搅拌机4中进行均匀混合，混合后的研磨液在隔膜泵3的作用下流经加热器2进入仿形流道1，对人工关节7外表面进行抛光；研磨液从仿形流道出口9流出，通过保温管5回收到温控储存搅拌机4内，构成循环抛光。

Claims (3)

1.一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置，其特征在于：包含约束构件、温控磨粒流循环装置，所述约束构件套装在人工关节外，所述约束构件内表面与人工关节外表面间形成厚度均匀的仿形流道，所述约束构件上至少设有一组仿形流道出口和仿形流道入口；

所述温控磨粒流循环装置包括储存搅拌机、泵、加热器、连接管，所述泵通过连接管分别连接搅拌机和仿形流道入口，所述泵与仿形流道入口之间设有加热器，所述储存搅拌机通过连接管连通仿形流道出口。

2.如权利要求1所述的一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置，其特征在于：所述泵为隔膜泵，所述连接管为保温管。

3.如权利要求1所述的一种温控磨粒流曲面湍流抛光装置，其特征在于：所述储存搅拌机为温控储存搅拌机。

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