[实用新型]一种红外线加热约束构件的曲面湍流抛光装置

说明书

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，如利用高压高速磨粒流喷射工件表面，借助磨粒高速碰撞的剪切作用实现精密加工；这种方法以冲蚀磨损理论为基础，容易使工件表面受到磨粒的强力刮削而产生弹性变形或塑性压痕，不能满足人工关节表面加工要求，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，但是人工关节表面为复杂曲面，磨粒流流经人工关节表面拐点和奇点的突变点处时容易受阻，且越靠近曲面的地方，磨粒流的粘性阻尼减少了切向速度脉动，同时复杂曲面阻止了法向速度脉动，离开曲面稍微远点的区域，由于磨粒流平均速度梯度的增加，磨粒流的湍流动能迅速产生变大，使得抛光不均匀，难以达到理想的抛光效果。

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性能好、精度高的红外线加热约束构件的曲面湍流抛光装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

    一种红外线加热约束构件的曲面湍流抛光装置，包含约束构件、红外加热器、形变传感器、控制柜；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，所述约束构件壁厚均匀，所述约束构件两端设有仿形流道出口和仿形流道入口。

所述约束构件外表面阵列形变传感器，所述红外加热器连接移动控制装置，所述红外加热器的光斑作用在约束构件上，所述红外加热器通过电线连接控制柜，所述形变传感器数据传输给控制柜。

    进一步，一种红外线加热约束构件的曲面湍流抛光装置还设置有磨粒流搅拌存储器、隔膜泵；所述移动控制装置为机械手，所述机械手连接红外加热器，所述隔膜泵分别连接仿形流道人口和磨粒流搅拌存储器的出口，所述仿形流道出口通过管道连接磨粒流搅拌存储器的入口。

本实用新型的设计思路及优点表现在：1、通过人工关节曲面的仿形建立局部覆盖曲面约束构件，构建厚度均匀的磨粒流受控仿形流道，被加工曲面成为流道壁面的一部分，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。2、仿形流道的缝隙越窄，湍流效果越好，加工效果越明显，而人工关节表面为复杂曲面，磨粒流在曲面拐点或奇点处受到阻力易造成抛光不均匀的情况，因此，本实用新型的约束构件壁厚均匀，约束构件某一局部通过红外加热器加热后会产生形变，从而改变约束构件被加热处流道缝隙的大小，控制局部的加工强度，优化抛光效果。3、通过机械臂，红外加热器可以任意移动到约束构件任意位置，且红外光斑可以调节光斑大小和强度，可高精度控制局部抛光的加强效果，抛光精度高4、所述约束构件外表面阵列形变传感器，形变传感器将约束构件的形变数据传输给控制柜，实现实时监测。5、仿形流道出口通过管道连接磨粒流搅拌存储器，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是本实用新型的立体示意图。

图2是本实用新型的俯视示意图。

图3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1~3，一种红外线加热约束构件的曲面湍流抛光装置，包含约束构件1、红外加热器3、形变传感器2、控制柜5、机械手4、磨粒流搅拌存储器7、隔膜泵6。

    约束构件1套装在人工关节9外，约束构件1内表面与人工关节9外表面间形成厚度均匀的仿形流道10，约束构件1壁厚均匀，约束构件1两端设有仿形流道出口12和仿形流道入口11。