【摘 要】
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目前,钛合金材料的医用微型植入物零件（微小件）植入人体后易发生腐蚀,进而对人体造成二次伤害,而钛合金材料的耐腐蚀性会随表面粗糙度的降低而提高,因此对医用钛合金微小件进行适当的表面光整处理具有重要的实用价值。本文以降低医用钛合金微小件表面粗糙度,提高表面质量为目标,提出了一种滚筒式超声辅助磁流变抛光方法;在探究其抛光原理及加工特点的基础上,研制了滚筒式超声辅助磁流变抛光实验平台;分析了滚筒式超声辅助
【基金项目】
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科惠医疗器械股份有限公司“面向医用钛合金零件的磁流变抛光关键技术”；
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目前,钛合金材料的医用微型植入物零件（微小件）植入人体后易发生腐蚀,进而对人体造成二次伤害,而钛合金材料的耐腐蚀性会随表面粗糙度的降低而提高,因此对医用钛合金微小件进行适当的表面光整处理具有重要的实用价值。本文以降低医用钛合金微小件表面粗糙度,提高表面质量为目标,提出了一种滚筒式超声辅助磁流变抛光方法;在探究其抛光原理及加工特点的基础上,研制了滚筒式超声辅助磁流变抛光实验平台;分析了滚筒式超声辅助磁流变抛光材料去除机理,并建立了被抛工件表面受力模型;进行了超声辅助磁流变抛光工艺参数实验研究,主要研究内容如下:（1）对滚筒式超声辅助磁流变抛光原理进行研究,设计了一种三磁极电磁铁励磁装置,其在抛光滚筒中的磁场分布分为抛光区和磨料更新区;抛光区磁感应强度大小随电流的增大而增大,且可调范围为0-0.57T,可满足滚筒式超声辅助磁流变抛光对磁场分布及磁场强度的要求;通过对超声辅助磁流变抛光实验装置中各部分功能部件进行选择和设计,搭建了抛光实验平台。（2）对滚筒式超声辅助磁流变抛光材料去除机理进行了研究,分析了抛光磨粒在被抛工件表面的三种去除行为:剪切、撞击、滚动滑擦;建立了被抛工件表面受力的力学模型。（3）探究了各工艺参数对工件表面粗糙度的影响规律,进行了单因素抛光实验及正交优化实验。结果发现,工件表面粗糙度随主轴转速和滚筒转速的增大而减小,随超声振幅和励磁电流的增大先降低后升高;各工艺参数对抛光结果的影响程度排序为:励磁电流＞滚筒转速＞主轴转速＞超声振幅。对钛合金微小件抛光优化后的最佳工艺参数组合为:主轴转速为260r/min、滚筒转速为140r/min、超声振幅为10μm、励磁电流为4A。（4）在最佳抛光工艺参数下进行抛光实验验证,抛光后工件表面粗糙度由1.253μm下降至0.104μm,表面损伤小,微观表面缺陷得到有效改善,可满足抛光要求。本文所提出的滚筒式超声辅助磁流变抛光方法可有效降低医用钛合金微小件的表面粗糙度,对医用钛合金微小件表面光整技术,以及磁流变抛光工程领域有着一定的指导意义。
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