[发明专利]医用钛合金微小件超声波磁流变复合抛光机

说明书

技术领域

本发明涉及医用钛合金微小件超声波磁流变复合抛光机。

背景技术

目前常用的抛光工艺有：电化学抛光、电解抛光、超声波抛光等，能有效的解决钛合金工件表面抛光难的问题，但它们却各自有着难以解决的技术缺点和不足。电化学抛光与电解抛光不受工件材料硬度和韧性的限制，但不易获得较高的加工精度，且加工时杂散腐蚀现象较严重。超声波抛光适合抛光各种硬脆材料，且抛光质量高，表面粗糙度可达Ra0.63～0.08μm，但超声波抛光只能用于加工非导电材料，而且受超声振幅和功率的限制，超声波抛光仅适于窄槽圆角、棱角等局部加工，大面积的抛光效率较低。

磁流变液是将微米尺寸的磁性颗粒分散于绝缘载液中形成的具有可控流变行为的悬浮液体，其流变特性随外加磁场变化而变化。磁流变液在未加磁场时流变特性与普通牛顿流体相似，当受到一定强度磁场作用时，在磁场的作用下能产生明显的磁流变效应，其表观粘度系数增加两个数量级以上，会变成类似“固体”的状态，一旦去掉磁场后，又变成可以流动的液体。在磁场作用下的磁流变效应，使磁流变液体在液态和固态之间发生转换，具有可逆、可控、反应迅速的优点。磁流变液的剪切屈服应力比电流变液大一个数量级，而且磁流变液具有良好的动力学和温度稳定性，因此，与电流变液相比，应用范围更广范。

1992年白俄罗斯的Kordonski等人最早将磁流变技术应用于光学加工。1995年美国罗切斯特大学光学制造中心和Kordonski合作，将磁流变抛光技术应用到光学加工中，使熔石英球面元件表面粗糙度降低到0.8nm(RMS)，面形误差0.09μm，BK7非球面光学元件表面粗糙度降低到1nm(RMS)面形误差0.86μm。Kordonsk等人还将射流抛光技术与磁流变抛光技术相结合，发明了一种新的抛光方法，磁流变射流抛光，这种加工方式可以有效解决深凹面或内腔的抛光加工。

我国近年来对磁流变抛光技术也进行了研究，长春光学精密机械研究所等单位对磁流变抛光理论进行了探讨，研制了磁流变抛光设备，同时他们还和复旦大学合作研制出油基磁流变液，进行了磁流变抛光实验。哈尔滨工业大学研制了适合于磁流变抛光的水基磁流变液，在自制的磁流变抛光实验样机上，对光学玻璃、微晶玻璃等材料进行了抛光实验，初步研究了各抛光参数的影响，研究了抛光去除特性和面形控制技术。清华大学、国防科技大学研制了磁流变抛光设备。但这些都停留在实验研究阶段，尚未得到实际应用。

目前对钛合金的抛光法的研究，西北有色金属研究院自主设计开发出来一种新型医用β型钛合金，并对生物医用TLM钛合金毛细管的电化学抛光进行了研究。北京航空航天大学研究了钛合金的环保电化学抛光工艺。大连大学在电解抛光钛合金植入物的过程中引入功率超声波，研究并分析了功率超声波对电解抛光过程的作用及对抛光效果的影响。以上这些钛合金抛光法目前还在理论研究阶段，还没有在生产实践中得到大规模的应用。

虽然目前有一些可用于医用钛合金(如接骨板和接骨螺钉等)的传统抛光方法，但很难达到要求的加工效果，而且效率较低。一方面由于抛光区域的尺寸较小，这就要求抛光工具的尺寸也要相应减小，微型抛光工具的制造有一定困难，而且将抛光区域限制在很小的范围内在技术上也存在难度；另一方面，将尽可能多的游离磨料尽可能长时间地聚集在加工区域对提高抛光效率是极其重要的，然而由于抛光区域较小，游离磨料难以高密度地、长时间地局部集中在抛光工具和非球面的较小接触区域，因此很难达到预期的研抛加工效果。另外，还必须克服抛光中工具的磨损，提高抛光工具与非球面区域的贴覆性或柔顺性，以获得高质量的抛光表面。

要满足医用钛合金微小零件的高精度要求，并在此基础上力求提高抛光加工效率柔顺性，就必须在完善传统的精密加工方法的同时，寻找采用新原理的钛合金加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供医用钛合金微小件超声波磁流变复合抛光机，能够有效解决现有加工设备无法满足钛合金微小零件的高精度要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：医用钛合金微小件超声波磁流变复合抛光机，包括支架、设置在支架上的升降机构、设置在升降机构上与支架竖直滑动连接的超声波振动器、设置在超声波振动器上的磁流变液容器、设置在磁流变液容器上的至少一块永磁铁、设置在支架上部夹持待加工零件在磁流变液中做公自转运动的动力机构。