[发明专利]一种人工骨表面功能微结构加工装置及加工方法

权利要求书

1.一种人工骨表面功能微结构加工装置，其特征在于：该装置包含五轴联动机床硬件、电磁式吸振机构、液电混合喷雾设备、定向磁场发生器、电气控制柜、实时检测装置及数控加工系统，所述五轴联动机床硬件由X、Y、Z三个移动轴、绕Y轴转动的A轴和绕Z轴转动的C轴的2个转动轴、空压机，过滤器，水气分离机组成，所述电磁式吸振机构由定子、转子、线圈、导磁路、基座组成，所述液电混合喷雾设备由能够产生0-10KV电压的电荷发射器，储液罐，能够增压到6MPa的增压泵，喷嘴，气液混合板、输出0-4MPa的空压机、荷电电极，气液输送管，万向节组成，所述定向磁场发生器由伸缩式磁化处理腔体、频率可在 45-120Hz 连续可调、电压可在 0-220V 连续可调的变频变压电源组成，所述电气控制柜由伺服电机驱动器、端子板、液电混合喷雾设备、变频变压电源、显示器、24V直流电源，GTS-800控制卡、电脑、控制器组成的，所述实时检测装置由振动加速度传感器、高速摄影仪、磁场强度传感器组成，所述数控加工系统主要有自动加工模块、手动控制模块、刀具路径演示模块、参数设置模块、系统诊断模块；所述五轴联动机床硬件中的X、Y、Z三个轴通过伺服电机控制，A、C轴采用伺服电机控制，机床主轴采用电主轴，转速最高可达到100000r/min， X、Y、Z轴直线电机及MIcroE光栅尺配合，分辨率0.5微米，实现定位精度2.5um，整个机床由GTS-800的运动控制卡控制运动，机床采用充气式气压阀机构来更换刀具，刀具的直径尺寸可以在2mm到6mm之间，所述定向磁场发生器包含一个变频变压电源、一个伸缩式磁化处理腔体，所述变频变压电源通过电线给伸缩式磁化处理腔体的线圈通电，在腔体中实现一个磁场，所述变频变压电源安装在电机柜中，定向磁场发生器装夹在机床Z轴上；所述电磁式吸振机构中的吸振机构采用对称式结构，由3个相同的部件组成，每一个部件中包含2个圆形线圈、1个定子、一个转子、一个导磁路，整个机构通过基座安装在平台上，基座与平台之间通过四个螺栓连接，采用过渡配合的方式固定在机床平台表面上，所述定子与导磁路通过焊接固定在圆形的壳体内，线圈不通电时，转子围绕轴心自由转动，所述线圈通电时激发磁场；所述液电混合喷雾设备整个设备由一个电荷发射器，一个储液罐，一个能够增压到6MPa的增压泵，喷嘴，一个气液混合板、一个输出0-4MPa的空压机、荷电电极，气液输送管，万向节组成，所述空压机通过气压阀直接连在气液混合板，而储液罐通过连接增压泵再连接到气液混合板上，电荷发生器通过电线连接到荷电电极上，最后荷电电极通过气液输送管、万向节指向加工工件表面，所述液电混合喷雾设备箱安装在电机柜中，通过气液输送管、万向节将喷头安装在机床上大约离工件20mm处，所述储液罐里面的润滑液体以50ml/h流速通过输送管，在最大增压为6MPa的增压泵下与最大气压为4MPa的气压缸内的气体在气液混合板出混合，然后被喷到荷电电极上，电荷发射器最大电压为10KV，其发射出带电粒子到荷电电极上，最后通过荷电电极从喷嘴处喷洒出带有荷电的液滴，在工件表面形成润滑膜，实现对工件的润滑。

2.根据权利要求1所述的人工骨表面功能微结构加工装置，其特征在于，所述电气控制柜分为两层，第一层通过螺栓连接，将端子板安装在第一层，将五个轴的驱动器插到端子板上，实时检测装置的控制器连接到端子板上，将GTS-800控制卡通过数据传输线连接到端子板上；第二层摆放液电混合喷雾设备，变频变压电源和24V直流电源。

3.根据权利要求1所述的人工骨表面功能微结构加工装置，其特征在于，所述实时检测装置的振动加速度传感器安装在机床的Z轴上面，实时检测机床的振动，高速摄影仪通过三角支架稳定的固定在平台上，观察加工表面带电液滴的运动和铺展情况，磁场强度传感器装夹在伸缩式磁化处理腔体内用光纤将端子板上的控制器与传感器、摄影仪相连，实时将传感器和摄影仪的数据传输到电脑的显示屏上。

4.根据权利要求1所述的人工骨表面功能微结构加工装置，其特征在于，所述数控加工系统通过Linuxcnc软件开发平台开发，包含自动加工模块、手动控制模块、刀具路劲演示模块、参数设置模块、系统诊断模块。