[发明专利]用于渐进成形制备宏/微结构的液压可调式工具头及方法

说明书

本发明公开了一种用于渐进成形制备宏/微结构的液压可调式工具头及方法，解决了现有技术中因渐进成形的加工精度欠佳导致的板材表面微结构成形困难、加工质量低的问题，具有压力可调且可保持、可调节工具头长度、更换工具头方便、可实时润滑以及润滑油流量可调节等有益效果，其包括基柱，为圆柱形腔体结构，腔体上部设进油口、出油口与泄压口，下端设螺纹；密封盖，设置于基柱底端，与基柱通过螺纹连接；工具头，上部位于腔体内，与密封盖内壁间隙配合；工具头支撑盖，设置小孔，与工具头通过螺纹连接；润滑调节装置，为一环形结构，设于工具头下部出油口部位，与工具头过渡配合，通过旋转润滑调节装置调节工具头上四个出油口的出油量。

技术领域

本发明涉及植入体板材表面微结构制备技术领域，特别是涉及用于渐进成形制备宏结构和微结构的液压可调式工具头及方法。

背景技术

医用植入体广泛应用于人体功能修复和关节替换，其制造水平直接影响诊疗及康复效果。目前金属植入物本身的生物惰性限制了其于骨组织的良好结合，需要开发集植入物宏观精确制造于表面生物改性于一体的复合工艺，但是目前缺少宏观成形和表面微结构改性集成一体的工艺技术。

渐进成形工艺作为一种先进的柔性成形技术，是基于快速原型制造技术“分层制造”的思想迅速发展起来的，不依赖于模具，可满足生理曲度复杂部位的塑性要求，制造周期和成本大大低于传统的成形技术，尤其适用于个性化小批量的生物医用植入制造。另外，从加工尺度上分类，渐进成形可以分为宏观渐进成形和微观渐进成形两个层面。因此，使用渐进成形技术制备植入体表面微结构可以通过两种方式进行：(1)使用表面置有微沟槽的宏观工具头制备，成形力一般为100N～3000N(2)使用直径极小的微成形工具头制备,成形力一般为1N～100N。

发明人发现由于钛板在渐进成形加工后会产生回弹现象，成形件的宏观形状往往与设计尺寸有一定几何误差。因此在一次成形的钛板上进行二次微观渐进成形时，若采用理想的几何形状设计成形轨迹，微成形工具头可能会因承载过大影响加工质量甚至发生断裂；而若采用表面置有微沟槽的宏观工具头，钛板表面微结构布置难以控制，因此宏微一体渐进成形困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了用于渐进成形制备宏/微结构的液压可调式工具头及方法。该装置设有工具头压力调节结构，通过调整进油管的进油速度，调整基柱腔内的液体压强，调整工具头的压力，避免使用置有微沟槽的宏观工具头进行微结构加工时产生的微结构形貌难以控制的问题，同时，避免使用微成形工具头进行微结构加工时产生的微成形工具头断裂问题，提高宏微一体成形的植入体板材性能。此外，该装置还有更换工具头方便，能实时自动润滑并能调节润滑油的流量等优势。

本发明采用的技术方案如下：

用于渐进成形制备宏/微结构的液压可调式工具头，包括：

基柱，在所述基柱的下部设有一个圆柱形腔体，在圆柱形腔体的侧壁上设有与腔体内部相连通的第一进油口、第一出油口与泄压口；

工具头，其内部设有油路，工具头下部延伸到所述的圆柱形腔体外，工具头的顶部设有一个工具头支撑盖，所述的工具头支撑盖位于所述的圆柱形腔体内，工具头支撑盖与基柱的圆柱形腔体内壁之间通过密封环密封；所述的工具头支撑盖上设有与所述油路相通的第二进油口，工具头侧壁上设有与所述油路相通的第二出油口；

密封盖，设置于基柱底端，用于连接工具头与基柱，实现对工具头与基柱之间间隙的密封；

润滑调节装置，为一环形结构，设于工具头的第二出油口部位，与工具头过渡配合，通过旋转润滑调节装置可调节第二出油口的出油量。

上述的装置，通过调整进油管的进油速度，调整基柱腔内的液体压强，调整工具头的压力，避免使用置有微沟槽的宏观工具头进行微结构加工时产生的微结构形貌难以控制的问题，同时，避免使用微成形工具头进行微结构加工时产生的微成形工具头断裂问题，提高宏微一体成形的植入体板材性能。