技術領域

本發明涉及磨粒流拋光加工領域，特別是一種鈦合金人工關節湍流精密加工的方法及裝置。

背景技術

????人工關節表面的光整程度對其功能和使用壽命有著至關重要的影響，因此，經過成型后的鈦合金人工關節假體并不能直接適用于人體內部，還需要經過一系列的打磨和拋光等后續工藝處理，最終獲得高精度和高光潔度的表面，形成與人體骨頭配合良好的人工關節。

人工關節表面為不同曲率的復雜曲面，且鈦合金的導熱性和切削性能差，現有表面精密加工技術中，大部分方法難以適用。由于磨粒流可形成良好仿形接觸，因此在曲面和異型面加工中體現出優勢，現磨粒流形成了一些表面加工方法，如利用高壓高速磨粒流噴射工件表面，借助磨粒高速碰撞的剪切作用實現精密加工；這種方法以沖蝕磨損理論為基礎，容易使工件表面受到磨粒的強力刮削而產生彈性變形或塑性壓痕，不能滿足人工關節表面加工要求，專利申請號為201110041218.8的“鈦合金人工關節曲面湍流精密加工新方法及其專用裝置”提供了一種局部覆蓋約束式鈦合金人工關節湍流精密加工的新方法，通過與待加工的假體形狀相一致的配模，在人工關節假體外表面和配模內表面的流道內形成湍流，利用磨粒的微力微量切削的頻繁作用實現表面的逐步光整，此方法雖然可以實現更好的加工效果，但是人工關節表面為復雜曲面，磨粒流流經人工關節表面拐點和奇點的突變點處時容易受阻，且越靠近曲面的地方，磨粒流的粘性阻尼減少了切向速度脈動，同時復雜曲面阻止了法向速度脈動，離開曲面稍微遠點的區域，由于磨粒流平均速度梯度的增加，磨粒流的湍流動能迅速產生變大，使得拋光不均勻，難以達到理想的拋光效果，另一方面，磨粒流從入射口進入流道，遇到阻力后流動速度逐漸減低，拋光效果變差，靠近入射口處人工關節的表面拋光效果優于出射口處，因此難以實現均勻的表面拋光效果。

發明內容

針對鈦合金人工關節復雜曲面光整加工的難題，本發明提供一種拋光性能好、精度高的多輸入輸出口磨粒流湍流加工裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

多輸入輸出口磨粒流湍流加工裝置，包含約束構件、電控閥門柜、磨粒流循環系統。

所述約束構件套裝在人工關節外，所述約束構件內表面與人工關節外表面間形成厚度均勻的仿形流道，所述約束構件上設有多組磨粒流出入口，所述磨粒流出入口與仿形流道相通，所述磨粒流出入口分別通過管道連接電控閥門柜，所述電控閥門柜內設有控制閥門開關和轉換的電控元件，所述電控閥門柜連接磨粒流循環系統。

????進一步，所述約束構件兩端至少設有一組磨粒流出入口，所述人工關節表面拐點和奇點處至少設有一個磨粒流出入口。

????進一步，所述磨粒流循環系統由磨粒流攪拌存儲器、隔膜泵、連接管組成，所述磨粒流攪拌存儲器、隔膜泵、電控閥門柜通過連接管串聯，所述隔膜泵與電控閥門柜磨粒流入口相連，所述磨粒流攪拌存儲器與電控閥門柜磨粒流出口相連。

????進一步，所述電控閥門柜為高頻液壓閥，所述高頻液壓閥可控制閥門流量大小。

本發明的設計思路及優點表現在：1、通過人工關節曲面的仿形建立局部覆蓋曲面約束構件，構建磨粒流受控仿形流道，被加工曲面成為流道壁面的一部分，使研磨液進入湍流充分發展狀態，通過磨粒的無序運動來實現表面的微力微量切削，達到鏡面級表面粗糙度，拋光精度高。2、約束構件上設有多組磨粒流出入口，將復雜曲面分段加工，避免了磨粒流在曲面拐點或奇點處受到阻力而造成拋光不均勻的情況。3、通過電控閥門柜可實現任意磨粒流出入口轉化和流量控制，從而實現全方位立體式加工，使得工件加工質量和效率大幅提升。4、磨粒流循環系統可實現研磨液的循環利用，減少污水排放實現清潔加工，并節約能源。

附圖說明

圖1是本發明的立體示意圖。

圖2是本發明的人工關節仿形流道剖面示意圖。

圖3是本發明的電控閥原理示意圖。

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具體實施方式

結合圖1~2，多輸入輸出口磨粒流湍流加工裝置，包含約束構件1、電控閥門柜3、磨粒流循環系統，所述電控閥門柜上設有多組接口，所述磨粒流循環系統包括磨粒流攪拌存儲器4、隔膜泵6、連接管5。

約束構件1套裝在人工關節7外，約束構件1內表面與人工關節7外表面間形成厚度均勻的仿形流道8，約束構件1上設有多組磨粒流出入口9，磨粒流出入口9與仿形流道8相通，磨粒流出入口9分別通過管道2連接電控閥門柜3上的接口。