一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法及裝置的製作方法

2023-05-31 15:15:21 2

專利名稱：一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法及裝置。

背景技術：
人工髖關節假體中包含有多個表面為部分球面的零件，如股骨頭、單極頭、雙極頭等，這些零件在形狀上有個共同點，就是形狀均為有部分被截掉的球體，因而其表面均為部分球面。加工這些表面為部分球面的零件時，首先利用車削對坯料進行粗加工，然後再精加工到設計尺寸。以往，通常以銑削的方式進行精加工，如常用的旋風銑。由於進行銑削加工時，首先要根據零件上部分球面的直徑調整銑刀的迴轉半徑，然後再根據部分球面的形狀調整銑刀的角度，銑刀的自轉由與動力系統相連的分度頭來驅動，並且銑削加工為單刃切削，因此，這種加工方式不但生產效率低，而且加工精度也難以滿足要求。為了提高生產效率，曾經有人試圖通過增加銑刀數量(即採用多個單刃)來提高切削效率，但增加銑刀數量後，要將各銑刀切削刃的位置調整到一致非常困難，因而，這種方式大大增加了刀具的調整時間，反而降低了生產效率，並且使加工精度更加難以保證。


發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的首要目的是提供一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法，本發明進一步地目的是提供一種實施該方法的裝置。
為達到上述目的，本發明一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法，具體為利用砂輪替代銑刀，並按與銑刀相同的方式調整砂輪迴轉軸與零件毛坯迴轉軸的夾角，對零件毛坯表面進行加工；所述砂輪面向待加工零件毛坯一端帶有一直徑外大內小的中心錐孔，該錐孔的錐形內表面即為砂輪的切削工作面，錐孔的最大直徑D不小於零件部分球面表面的包絡直徑d，該包絡直徑d由下式確定 其中，r為零件上截掉部分球面後截口面的半徑，α為零件上所截掉部分球面的圓周角。
實施上述加工方法所用的一種加工工具機，該工具機包括床身，床身一端固定有與公知車床相同的主軸箱，主軸箱的輸出主軸上設置有零件毛坯裝卡頭，床身上與所述輸出主軸相對一側設置有一操作臺，該操作臺可移動安裝在與輸出主軸軸線平行的導軌上，操作臺上還設置有迴轉工作檯，迴轉工作檯上設置有進退刀滑座，滑座上安裝有切削刀具驅動機構，該機構包括輸出軸及其動力裝置，輸出軸上設置有刀具裝卡頭，裝在操作臺上的切削刀具可在其自身驅動機構驅動下自轉，並可在操作臺操縱下沿水平兩維方向移動、繞垂直軸線轉動。
本發明採用砂輪來加工髖關節假體中表面為部分球面的零件，不但大大減少了修刀、對刀的時間，而且大大提高了切削效率，更重要的是提高了零件的加工精度，使髖關節的整體品質得到保障。本發明裝置通過設置專門的操作臺和切削刀具驅動機構後，為實施本發明方法提供了技術保障。



圖1為本發明砂輪加工股骨頭示意圖； 圖2為股骨頭結構示意圖； 圖3為砂輪刀具結構示意圖； 圖4為本發明加工工具機結構示意圖； 圖5為本發明加工工具機工作示意圖。

具體實施例方式 本發明加工方法是在現有銑刀加工方法的基礎上，利用砂輪替代銑刀，來對零件進行最後的精加工。
加工時，首先將零件毛坯固定在加工工具機的零件裝卡頭上，並按與銑刀相同的方式調整砂輪的位置和角度，然後利用砂輪上面向零件毛坯一端設置的中心錐孔的錐形面對零件毛坯進行加工，同時伴以對砂輪刀具的進退操作。
圖1所示為對人工髖關節假體中股骨頭的加工示意圖，圖2所示為股骨頭的結構示意圖，圖3所示為本發明砂輪刀具的結構示意圖。
如圖1-3所示，在加工股骨頭1的部分球面表面時，為了保證砂輪2對股骨頭毛坯的有效切削，砂輪2上的切削工作面，即其一端中心錐孔的最大直徑D要不小於股骨頭1上的包絡直徑d，其中包絡直徑d由下式確定 式中r為股骨頭1上截掉部分球面後截口面的半徑，α為所截掉部分球面的圓周角。所截掉部分球面的圓周角α同時確定了加工時砂輪相對零件毛坯的夾角β，二者之間的關係為β＝90°-α/2。
圖4所示為實施上述方法的一種工具機，該工具機包括床身3，床身一端固定有與公知車床相同的帶有驅動機構4的主軸箱5，主軸箱的輸出主軸上設置有零件毛坯裝卡頭6，床身3上與輸出主軸相對一側設置有一操作臺13，該操作臺13可移動安裝在與輸出主軸軸線平行的導軌(圖中未示出)上，操作臺13上還設置有迴轉工作檯12，迴轉工作檯12上設置有進退刀滑座11，滑座11上安裝有切削刀具驅動機構10，該機構10包括輸出軸及其動力裝置8，輸出軸上設置有刀具裝卡頭，動力裝置安裝在滑座11上的支架9上，裝在操作臺13上的切削刀具可在其自身驅動機構10驅動下自轉，並可在操作臺13操縱下沿水平兩維方向移動及繞垂直軸線轉動。
旋轉手輪14可使操作臺沿其平行於主軸軸線方向的導軌移動，操作迴轉工作檯12可使滑座11連同其上的切削刀具驅動機構繞垂直軸線轉動，操作滑座11可完成對切削刀具的進退刀操作。
參見圖5，工作時，將毛坯1卡裝在裝卡頭6上，沿圖中箭頭A移動操作臺13，通過迴轉工作檯12調整砂輪2迴轉軸相對零件毛坯1迴轉軸的夾角β，然後利用自轉中的砂輪2對同樣自轉的零件毛坯進行加工，通過滑座11沿箭頭調整砂輪進退，並最終將零件毛坯加工到設計尺寸。
權利要求
1.一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法，具體為利用砂輪替代銑刀，並按與銑刀相同的方式調整砂輪迴轉軸與零件毛坯迴轉軸的夾角，對零件毛坯表面進行加工；所述砂輪面向待加工零件毛坯一端帶有一直徑外大內小的中心錐孔，該錐孔的錐形內表面即為砂輪的切削工作面，錐孔的最大直徑D不小於零件部分球面表面的包絡直徑d，該包絡直徑d由下式確定
其中，r為零件上截掉部分球面後截口面的半徑，α為零件上所截掉部分球面的圓周角。
2.實施上述加工方法所用的一種加工工具機，其特徵在於，該工具機包括床身，床身一端固定有與公知車床相同的主軸箱，主軸箱的輸出主軸上設置有零件毛坯裝卡頭，床身上與所述輸出主軸相對一側設置有一操作臺，該操作臺可移動安裝在與輸出主軸軸線平行的導軌上，操作臺上還設置有迴轉工作檯，迴轉工作檯上設置有進退刀滑座，滑座上安裝有切削刀具驅動機構，該機構包括輸出軸及其動力裝置，輸出軸上設置有刀具裝卡頭，裝在操作臺上的切削刀具可在其自身驅動機構驅動下自轉，並可在操作臺操縱下沿水平兩維方向移動及繞垂直軸線轉動。
全文摘要
本發明公開了一種加工髖關節假體中表面為部分球面的零件的方法，該方法具體為利用砂輪替代銑刀，並按與銑刀相同的方式調整砂輪迴轉軸與零件毛坯迴轉軸的夾角，對零件毛坯表面進行加工；所述砂輪面向待加工零件毛坯一端帶有一直徑外大內小的中心錐孔，該錐孔的錐形內表面即為砂輪的切削工作面，錐孔的最大直徑D不小於零件部分球面表面的包絡直徑d。同時，本發明還公開了一種實施上述方法的工具機。本發明採用砂輪來加工零件，不但大大減少了修刀、對刀的時間，而且大大提高了切削效率，更重要的是提高了零件的加工精度，使髖關節的整體品質得到保障。本發明裝置通過設置專門的操作臺和切削刀具驅動機構後，為實施本發明方法提供了技術保障。
文檔編號B24B11/00GK101100039SQ20071011995
公開日2008年1月9日 申請日期2007年8月3日 優先權日2007年8月3日
發明者周襲明 申請人:北京蒙太因醫療器械有限公司