三通式人体关节曲面流体抛光装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及软性磨粒流抛光加工技术领域，更具体的说，涉及一种三通式人体关节曲面流体抛光装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]人工关节是一种具有关节功能的器官，随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，人工关节的需求将不断扩大。
[0003]经过成型烧结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研磨、抛光等后续工艺处理，最终获得平滑、均匀、高质量表面并与人体骨头配合良好的人工关节。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。钛合金以其高强度低模量的特性在人工关节设计中广泛被采用，但钛合金的表面光整加工中存在切削加工性差、导热系数低等缺陷，且人工关节表面多为复杂曲面，采用传统抛光方法难以对一些表面进行有效加工，现今，人工关节抛光主要由手工操作，抛光效率低且抛光质量难以稳定。
[0004]本发明提出了一种三通式人工关节曲面流体抛光装置，采用本装置进行人工关节曲面抛光加工，，加工效率更高、加工精度更高，且摆脱了传统方法中对工具的依赖，此外本发明采用气体作为动力源，气体冲击管道中的磨粒流循环流动，这样可以防止磨粒沉积，并且气体压力也比较容易控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种利用气体作为动力源对管道中磨粒流的循环运动进行控制的三通式人体关节曲面流体抛光装置。
[0006]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:三通式人体关节曲面流体抛光装置，包括加工流道和流体总管，所述流体总管内装有由磨粒和水混合而成的软性磨粒流，所述加工流道的进出口两端分别连接三通接头，所述流体总管的两端分别通过第一分管、第二分管、第三分管和第四分管连接加工流道的进出口两端的三通接头，所述加工流道、第一分管、第二分管、第三分管、第四分管和流体总管连接成一个封闭的流体循环系统；所述第一分管上设有第一单向阀，所述第二分管上设有第二单向阀，所述第三分管上设有第三单向阀，所述第四分管上设有第四单向阀；所述流体总管上按流体流向顺时针的方向依次设有第三卸压槽、第三进气口、第二卸压槽、第二进气口、第一卸压槽和第一进气口，所述第三卸压槽与第三进气口之间的流体总管上设有第三开关阀，所述第二卸压槽和第二进气口之间的流体总管上设有第二开关阀，所述第一卸压槽和第一进气口之间的流体总管上设有第一开关阀；所述第一卸压槽上设有第一卸压槽控制阀，所述第二卸压槽上设有第二卸压槽控制阀，所述第三卸压槽上设有第三卸压槽控制阀；所述第一进气口处设有第一进气阀，第二进气口出设有第二进气阀，第三进气口处设有第三进气阀。
[0007]进一步的，所述第一卸压槽、第二卸压槽和第三卸压槽倾斜安装在流体总管上。第一卸压槽、第二卸压槽和第三卸压槽与流体管道之间均具有不等于90度的夹角，可以尽量减少磨粒的堆积，降低磨粒的淤积效果。
[0008]一种三通式人体关节曲面流体抛光装置控制方法，所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一卸压槽控制阀、第二卸压槽控制阀、第三卸压槽控制阀、第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀均受控制器控制，包括如下步骤:
[0009]I)三通式人体关节曲面流体抛光装置在其初始状态时，第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一开发阀、第二开关阀和第三开关阀均处于打开状态，第一卸压槽控制阀、第二卸压槽控制阀、第三卸压槽控制阀、第一进气阀、第二进气阀和第三进气阀均处于关闭状态，软性磨粒流在流体总管内处于静止状态；
[0010]2)关闭第二单向阀和第四单向阀，同时打开第一进气阀、第二进气阀和第三进气阀，在第一进气口、第二进气口和第三进气口通入的气体的推动作用下，流体总管和加工流道内的软性磨粒流沿着逆时针方向流动；
[0011]3)在进行步骤2 —段时间后，关闭第一开关阀，同时打开第一卸压槽控制阀，此时流体总管内的软性磨粒流依次经过第一分管、加工流道和第三分管后在流体总管的第一开关阀处被强行停止，软性磨粒流内的磨粒经过气体的吹动在流体总管内的第一开关阀处沉积，软性磨粒流内气体经过第一卸压槽排出；
[0012]4)关闭第二开关阀，打开第二卸压槽控制阀，同时打开第一开关阀，关闭第一卸压槽控制阀，此时沉积在流体总管内第一开关阀处的磨粒经过第一进气口内通入的气体的吹动作用开始移动并在流体总管内的第二开关阀处沉积，软性磨粒流内气体经过第二卸压槽排出；
[0013]5)关闭第三开关阀，打开第三卸压槽控制阀，同时打开第二开关阀，关闭第二卸压槽控制阀_，此时沉积在流体总管内第二开关阀处的磨粒经过第二进气口内通入的气体的吹动作用开始移动并在流体总管内的第三开关阀处沉积，软性磨粒流内的气体经过第三卸压槽排出；
[0014]6)关闭第一开关阀，打开第一卸压槽控制阀，同时打开第三开关阀，关闭第三卸压槽控制阀，此时沉积在流体总管内第三开关阀处的磨粒经过第三进气口内通入的气体的吹动作用开始移动并通过第一分管进入加工流道对加工流道内的工件进行加工，再经过第三分管进入流体总管，并在流体总管上的第一开关阀处被强行停止，软性磨粒流内的磨粒在流体总管内的第一开关阀处沉积，软性磨粒流内气体经过第一卸压槽排出；
[0015]7)重复步骤4、5、6，对加工流道内的工件进行反复加工；
[0016]8)关闭第一单向阀和第三单向阀，打开第二单向阀和第四单向阀，此时进行加工流道内软性磨粒流的反向流动，继续重复步骤4、5、6，并且对四个单向阀进行交替开关，对加工流道内的工件进行反复加工直至加工完成为止。
[0017]本发明的有益效果在于:本发明结构简单紧凑，生产成本低；通过三通式的流体到设计，可以使软性磨粒流对人工关节的两边进行均匀抛光；采用气体作为磨粒流的动力源，增加了磨粒碰撞工件的几率，提高了加工效率；整个加工过程可以完全自动化控制，摆脱了利用工具对人工关节进行光整加工的束缚；采用软性磨粒流可以与人工关节表面形成良好的接触，使人工关节的加工精度更高，加工效果更均匀。
【附图说明】
[0018]图1是本发明三通式人体关节曲面流体抛光装置的结构示意图。
[0019]图中，1-流体总管、2-加工流道、31-第一分管、32-第二分管、33-第三分管、34-第四分管、41-第一进气口、42-第二进气口、43-第三进气口、51-第一单向阀、52-第二单向阀、53-第三单向阀、54-第四单向阀、61-第一卸压槽、62-第二卸压槽、63-第三卸压槽、71-第一卸压槽控制阀、72-第二卸压槽控制阀、73-第三卸压槽控制阀、81-第一开关阀、82-第二开关阀、83-第三开关阀、91-第一进气阀、92-第二进气阀、93-第三进气阀。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0021]如图1所示，三通式人体关节曲面流体抛光装置，包括加工流道2和流体总管1，所述流体总管I内装有由磨粒和水混合而成的软性磨粒流，所述加工流道2的进出口两端分别连接三通接头，所述流体总管I的两端分别通过第一分管31、第二分管32、第三分管33和第四分管34连接加工流道2的进出口两端的三通接头，所述加工流道2、第一分管31、第二分管32、第三分管33、第四分管34和流体总管I连接成一个封闭的流体循环系统；所述第一分管31上设有第一单向阀51，所述第二分管32上设有第二单向阀52，所述第三分管33上设有第三单向阀53，所述第四分管34上设有第四单向阀54 ;所述流体总管I上按流体流向顺时针的方向依次设有第三卸压槽63、第三进气口 43、第二卸压槽62、第二进气口 42、第一卸压槽61和第一进气口 41，所述第三卸压槽63与第三进气口 43之间的流体总管I上设有第三开关阀83，所述第二卸压槽62和第二进气口 42之间的流体总管I上设有第二开关阀82，所述第一卸压槽61和第一进气口 41之间的流体总管I上设有第一开关阀81 ;所述第一卸压槽61上设有第一卸压槽控制阀71，所述第二卸压槽62上设有第二卸压槽控制阀72，所述第三卸压槽63上设有第三卸压槽控制阀73 ;所述第一进气口 41处设有第一进气阀91，第二进气口 42出设有第二进气阀92，第三进气口 43处设有第三进气阀93。
[0022]所述第一卸压槽61、第二卸压槽62和第三卸压槽63倾斜安装在流体总管I上。第一卸压槽61、第二卸压槽62和第三卸压槽63与流体管道之间均具有不等于90度的夹角，可以尽量减少磨粒的堆积，降低磨粒的淤积效果。
[0023]开关阀起到自动换向作用，通过自动控制开关阀的开启和关闭，可以改变流体总管I中的软性磨粒流经过加工流道2的方向，从而实现对加工流道2中人工关节进行加工时两边的冲击力均匀，进一步提高了磨粒对人工关节的冲击效果。
[0024]一种三通式人体关节曲面流体抛光装置控制方法，所述第一单向阀51、第二单向阀52、第三单向阀53、第四单向阀54、第一卸压槽控制阀71、第二卸压槽控制阀72、第三卸压槽控制阀73、第一开关阀81、第二开关阀82和第三开关阀83均受控制器控制，包括如下步骤:
[0025]I)三通式人体关节曲面流体抛光装置在其初始状态时，第一单向阀51、第二