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1、(10)申请公布号 CN 103612164 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103612164 A (21)申请号 201310635534.7 (22)申请日 2013.12.03 B24B 1/00(2006.01) (71)申请人 浙江工业大学 地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区 (72)发明人 张利 邓犇 张瑞 金明生 (74)专利代理机构 杭州浙科专利事务所 ( 普通 合伙 ) 33213 代理人 吴秉中 (54) 发明名称 电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置 (57) 摘要 一种电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装 置， 包含约束构件、 电涡流加热。
2、器、 红外测温仪、 控 制柜 ； 约束构件套装在人工关节外， 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， 约束构件为壁厚相同热敏金属复合材料， 约束 构件上至少设有一组仿形流道出口和仿形流道入 口， 红外测温仪安装在电涡流加热器上， 电涡流加 热器可对约束构件外表面任意位置进行加热。本 发明通过约束构件构建厚度均匀的磨粒流受控仿 形流道， 通过电涡流加热器局部加热约束构， 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， 且红外测温仪可检测约束构件表 面对应位置的温度值， 将数据传输给控制柜， 实现 边检测边控制温度， 精度高， 实时性好。 (51)Int.。
3、Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103612164 A CN 103612164 A 1/1 页 2 1. 电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置， 其特征在于 ： 包含约束构件、 电涡流加 热器、 红外测温仪、 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， 所述约束构件为壁厚相同热敏金属复合材料， 所述约束构件上至少设有 一组仿形流道出口和仿形流道入口 ； 所述红外测温仪安装在电涡流加。
4、热器上， 所述电涡流加热器可在三维空间内移动， 所 述红外测温仪和电涡流加热器通过电线连接控制柜， 所述电涡流加热器可对约束构件外表 面任意位置进行加热。 2. 如权利要求 1 所述的电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置， 其特征在于 ： 还设 置有机械手、 温控搅拌存储器、 隔膜泵 ； 所述机械手连接电涡流加热器， 所述隔膜泵分别连 接仿形流道人口和温控搅拌存储器的出口， 所述仿形流道出口通过管道连接温控搅拌存储 器的入口。 权 利 要 求 书 CN 103612164 A 2 1/2 页 3 电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置 技术领域 0001 本发明涉及磨粒流抛光加工领域， 特别是一。
5、种钛合金人工关节湍流精密加工装 置。 背景技术 0002 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。 0003 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。
6、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。
7、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。 发明内容 0004 针对钛合金人工关节复杂曲面光整加工的难题， 本发明提供一种抛光性能好、 精 度高的电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置， 包含约束构件、 电涡流加热器、 红外测温 仪、 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， 所述约束构件为壁厚相。
8、同热敏金属复合材料， 所述约束构件上至 少设有一组仿形流道出口和仿形流道入口。 0006 所述红外测温仪安装在电涡流加热器上， 所述电涡流加热器可空间移动， 所述红 外测温仪和电涡流加热器通过电线连接控制柜， 所述电涡流加热器可对约束构件外表面任 意位置进行加热。 0007 优选的， 电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置还设置有机械手、 搅拌存储器、 隔膜泵 ； 所述机械手连接电涡流加热器， 所述隔膜泵分别连接仿形流道人口和搅拌存储器 说 明 书 CN 103612164 A 3 2/2 页 4 的出口， 所述仿形流道出口通过管道连接搅拌存储器的入口。 0008 本发明的设计思路及优点表现在 。
9、： 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， 本发明的约束构件为壁厚相同热敏金属复合材料， 约束构件某一局部通过电涡流加 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， 从而可优化抛光效果。3、。
10、 通过机械臂， 电涡流加热器可以任意移动到约束构件任意位 置， 红外测温仪可检测约束构件表面对应位置的温度值， 将数据传输给控制柜， 实现边检测 边控制温度， 精度高， 实时性好。4、 仿形流道出口通过管道连接搅拌存储器， 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 0009 图 1 是本发明的立体示意图。 0010 图 2 是本发明的俯视图。 0011 图 3 是本发明的人工关节仿形流道剖面示意图。 具体实施方式 0012 结合图 13， 电涡流加热约束构件的曲面湍流抛光装置， 包含约束构件 1、 电涡流 加热器 2、 红外测温仪 4、 机械手 3、 控制柜 5。
11、、 搅拌存储器 6、 隔膜泵 7。 0013 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为壁厚相同热敏金属复合材料， 约束构件1两端设有仿 形流道出口 12 和仿形流道入口 11， 仿形流道出口 12 和仿形流道入口 11 与仿形流道 10 相 通。 0014 红外测温仪 4 安装在电涡流加热器上 2， 机械手 3 连接电涡流加热器 2， 电涡流加 热器 3 可空间移动， 电涡流加热器 2 可对约束构件 1 外表面任意位置进行加热。 0015 红外测温仪 4 和电涡流加热器 2 通过电线连接控制柜 5。 0016 隔膜泵 7 分别连接仿形流道人口 11 和搅拌存储器 6 的出口， 仿形流道出口 12 通 过管道 8 连接搅拌存储器 6 的入口。 说 明 书 CN 103612164 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103612164 A 5 2/2 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 103612164 A 6 。