本發明涉及醫療器械加工工藝技術領域，特別是涉及一種人工椎間盤下終板球形槽鏡面處理工藝。

背景技術：

由于鈦合金具有高的機械性能、良好的耐腐蝕性能以及生物相容性等特性，因此在骨科醫療器械中應用很廣泛。

但是由于鈦合金的化學反應性高，導熱系數低，粘性大，所以單一的用拋光或研磨的方法均很難使其表面達到鏡面效果，因此在需要進行鏡面處理的產品(如人工頸椎椎間盤下終板，具體產品如圖1-4所示)中的使用就會受一定限制。

目前普遍采用的鈦合金表面鏡面處理方法有兩種，一種是傳統的拋光方式如公開號cn103273384a的中國專利申請給出了一種《鈦金屬表面鏡面拋光方法》，其工藝流程如下所示：1、用80目尼龍輪對鈦工件表面進行一次粗磨；2、再用240目尼龍輪對鈦工件表面進行二次粗磨；3、用麻輪+蠟對鈦工件表面進行一次、兩次拋光；4、用扣布輪+蠟對鈦工件表面進行一次、二次出光；5、用紡布輪+蠟對鈦工件表面進行清光，即可在鈦工件表面實現鏡面效果。此工藝主要用拋盤進行拋光處理其主要針對平面或者凹面弧度較大的大工件進行鏡面處理，但是其對鈦工件較小且凹面深而不規則的無法進行鏡面處理。

第二種方法是先進的mmp技術，超精微細加工技術(簡稱mmp技術)，是瑞士的專利技術，其獨創的機械、物理、化學綜合處理方案，其核心優勢是可以控制物件的表面粗糙度，而且對鈦工件的大小和外形沒有要求，但是其處理效率比較低，mmp處理前粗糙度較低時一般處理時間為4～5h，如果粗糙度較高時其處理時間為8～12h。由于mmp的技術特點前期公司的人工頸椎椎間盤一直在昆山的倚天工用mmp技術對其凹面進行外協鏡面處理，其表面粗糙度要求為不大于0.1μm符合公司要求，但是也存在一個問題因其加工效率比較低，因此mmp技術加工費用比較高，一般加工單片人工頸椎椎間盤的下終板費用為100rmb，其占整個產品成本的比例較大；同時mmp處理之后下終板其凹面還是能觀察到機加工的紋路。

因此，急需提供一種加工精度高且成本低的鈦合金工件凹面鏡面處理的新型工藝。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：為了克服現有技術中傳統拋光粗糙度不滿足以及為了解決mmp處理加工費用比較高和存在機加工紋路的情況，本發明提供一種人工椎間盤下終板球形槽鏡面處理工藝，通過先進的研磨設備和手工拋光相搭配使產品凹面粗糙度達到0.05μm以下，同時運用研磨設備可以一次加工50件產品大大提高了產品鏡面處理的效率，降低了產品鏡面處理的加工費用。

本發明解決其技術問題所要采用的技術方案是：一種人工椎間盤下終板球形槽鏡面處理工藝，鈦合金工件凹面依次經過粗研磨、精研磨、人工光亮拋光、機器光亮拋光、清洗、鏡面研磨、清洗和烘干工藝步驟的處理。

具體的，所述粗研磨具體包括將一定量的粗磨料放入流動研磨機的研磨槽中，設置流動研磨機的轉速為130～150rpm，時間為20～30min，啟動流動研磨機然后將工件均勻放入流動研磨機內進行研磨，研磨后工件凹面粗糙度不大于0.4μm。本步驟中粗磨料是一種德國進口的人造粗磨磨料，其作用是去除機加工紋路。

具體的，所述精研磨具體包括將一定量的精磨樹脂磨料放入流動研磨機的研磨槽中，設置流動研磨機的轉速為200～230rpm，時間為2.5～3h，啟動流動研磨機后將工件均勻放入研磨槽內進行精研磨，研磨后工件凹面粗糙度不大于0.2μm。本步驟中使用的精磨樹脂磨料是一種德國進口的人造樹脂磨料，其作用是去除粗研磨留下的研磨痕跡。

優選的，粗研磨和精研磨中的流動研磨機研磨時，一次研磨工件數量不超過50件。

具體的，所述人工光亮拋光具體包括將精研磨后沖洗干凈且吹干后的工件用絨布拋盤上拋光膏后對工件除凹面和背面外的正面平面和側面進行拋光，拋光時間為2～4min，要求拋光至亞鏡面。

具體的，所述機器光亮拋光具體包括將羊毛磨頭安裝于磨刻機上，設置速度為5000-7000rpm對凹面進行拋光，拋光前羊毛磨頭處需要打拋光膏，每件工件拋光的時間為2～4min，拋光后凹面粗糙度不大于0.1μm。

人工光亮拋光和機器光亮拋光兩步驟中使用的拋光膏為白色拋光膏，具體為1985拋光白蠟，是通用性的精拋光拋光蠟，其作用是使鈦合金凹面達到亞鏡面狀態。

具體的，所述鏡面研磨具體包括將一定量核桃殼磨料放入研磨機內，設置轉速為250～300rpm，時間為1.5～2h；啟動研磨機后將工件均勻放入研磨機的研磨槽內進行鏡面研磨。該步驟中使用的核桃殼磨料是德國進口鏡面拋光磨料，研磨時需放入一定量研磨膏，其作用使使鈦合金凹面能達到鏡面狀態。

優選的，所述鏡面研磨步驟采用的研磨機為流動式光飾機。流動式光飾機為干式研磨機，且干式研磨機比較小，一次最多放置30件產品。

將上述工藝應用于人工頸椎椎間盤的下終板凹面的加工處理，由于人工頸椎椎間盤的下終板凹面機加工之后的粗糙度一般為0.8μm左右，如果采用拋盤拋光的方式對其進行處理，由于需要去除的尺寸較大且凹面有些部位很難拋到，其必然會導致凹面外形失真，因此，此時采用粗研磨和精研磨的搭配，在去除機加工紋路的同時又能很好的保證凹面外形不失真。在鏡面拋光時，考慮到用研磨的方式鏡面拋光效率比較低且凹面在其表面粗糙度較高的情況下很容易出現研磨料在凹面不流動或流動較緩慢，使得鏡面拋光效率大大降低，此時增加了人工光亮拋光至凹面亞鏡面狀態，由于羊毛拋盤(即羊毛磨頭)去除尺寸很小，因此不會對凹面外形造成失真，同時由于下終板凹面面積比較小，人工拋光時間比較短、效率高。最后鏡面處理時，由于鈦合金與其他材料的親和力比較大，因此在拋光力度不均和拋盤引入的較硬粒子均會造成表面無法完全鏡面，因此最后采用核桃殼研磨方式進行鏡面處理，既能保證鏡面的一致性同時又能避免人工拋光由于拋光難度的原因造成不斷的返工或者根本無法實現完全鏡面。

本發明的有益效果是：

1)本發明能對鈦合金工件較小且凹面深而不規則的產品進行鏡面化處理，其表面粗糙度達到0.05μm以下；

2)本發明充分利用研磨和拋光各自的優點，將兩者完美的結合，使鏡面處理的效率大大的提高，其成本約為mmp處理的1/10；同時相比mmp處理其表面機加工痕跡完全被去除；

3)本發明手工精拋光后利用核桃殼研磨料進行最后鏡面化處理，由于鈦合金鏡面拋光難度大，而此次處理的部位為不規則的凹面，因此手工精拋光時無法將拋盤產生的紋路完全去除，而利用核桃殼研磨不存在紋路方向能使鏡面更徹底，使凹面的粗糙度進一步降低，從而使其產品比手工鏡面處理產品外觀更加一致。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是人工椎間盤下終板的結構示意圖；

圖2是圖1的剖面結構示意圖；

圖3是下終板的裝配結構示意圖；

圖4是圖3的剖面結構示意圖。

圖中：1、上終板，2、下終板，3、球墊，4、凹面。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作詳細的說明。此圖為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1-4所示，一種人工頸椎椎間盤，包括上終板1、下終板2以及設置在上終板1和下終板2之間的球墊3，下終板2上具有凹面4，球墊3置于凹面4內，且凹面4需要經過鏡面處理，上終板1的粗糙度要求是0.8μm以下要求比較低，而下終板2凹面4要求0.1μm以下要求高，而其他部位還是要求0.8μm，因此，此次鏡面處理只是針對下終板2的凹面4進行，粗糙度也只是針對凹面4進行檢測。

實施例一：

本發明的一種人工椎間盤下終板2球形槽鏡面處理工藝，鈦合金工件為人工頸椎椎間盤下終板2，其凹面4鏡面處理工藝流程如下：

步驟1：粗研磨，將一定量的粗磨料放入流動研磨機的研磨槽中，設置流動研磨機的轉速為130rpm，時間為20min，啟動流動研磨機然后將下終板2均勻放入流動研磨機內進行研磨，一次研磨工件數量不允許超過50件，研磨后工件凹面4粗糙度要求為不大于0.4μm。采用的粗磨料是一種德國進口的人造粗磨磨料，其作用是去除機加工紋路。

步驟2：精研磨，將一定量的精磨樹脂磨料放入流動研磨機的研磨槽中，設置流動研磨機的轉速為200rpm，時間為2.5h，啟動流動研磨機后將工件均勻放入研磨槽內進行精研磨，一次研磨工件數量不超過50件，研磨后工件凹面4粗糙度要求為不大于0.2μm。采用的精磨樹脂磨料是一種德國進口的人造樹脂磨料，其作用是去除粗研磨留下的研磨痕跡。

步驟3：人工光亮拋光，將精研磨后沖洗干凈且吹干后的下終板2用絨布拋盤上白色拋光膏后對工件除凹面4和背面外的正面平面和側面進行拋光，拋光時間為2min，要求拋光至亞鏡面。

步驟4：機器光亮拋光，將羊毛磨頭安裝于磨刻機上，設置速度為5000rpm對凹面4進行拋光，拋光前羊毛磨頭處需要打白色拋光膏，每件工件拋光的時間為2min，拋光后凹面4粗糙度要求為不大于0.1μm。

步驟3和步驟4中使用的拋光膏為白色拋光膏，具體為1985拋光白蠟，是通用性的精拋光拋光蠟，其作用是使鈦合金凹面4達到亞鏡面狀態。

步驟5：清洗，將拋光后的下終板2放入超聲波清洗槽，清洗時間為10min，將拋光殘留的拋光膏去除，然后用氣槍吹干。

步驟6：鏡面研磨，將一定量核桃殼磨料放入研磨機內，設置轉速為250rpm，時間為1.5h；啟動研磨機后將下終板2均勻放入研磨機的研磨槽內進行鏡面研磨。該步驟中使用的核桃殼磨料是德國進口鏡面拋光磨料，研磨時需放入一定量研磨膏，其作用使使鈦合金凹面4能達到鏡面狀態，所述鏡面研磨步驟采用的研磨機為流動式光飾機。流動式光飾機為干式研磨機，且干式研磨機比較小，一次最多放置30件產品。

步驟7：清洗和烘干，將鏡面研磨后下終板2放入超聲波清洗槽，清洗時間為10min，清洗完成氣槍吹干后放入烘箱，設置烘箱的溫度為80℃，烘干時間為15min，烘干后取出待流轉。

經過以上研磨和拋光復合處理后，其凹面4的外觀和粗糙度均符合粗糙度要求且粗糙度和外觀均優于mmp處理。

實施例二：

本發明的一種人工椎間盤下終板2球形槽鏡面處理工藝，鈦合金工件為人工頸椎椎間盤下終板2，其凹面4鏡面處理工藝流程如下：

步驟1：粗研磨，將一定量的粗磨料放入流動研磨機的研磨槽中，設置流動研磨機的轉速為150rpm，時間為30min，啟動流動研磨機然后將下終板2均勻放入流動研磨機內進行研磨，一次研磨工件數量不允許超過50件，研磨后工件凹面4粗糙度要求為不大于0.4μm。采用的粗磨料是一種德國進口的人造粗磨磨料，其作用是去除機加工紋路。

步驟2：精研磨，將一定量的精磨樹脂磨料放入流動研磨機的研磨槽中，設置流動研磨機的轉速為230rpm，時間為3h，啟動流動研磨機后將工件均勻放入研磨槽內進行精研磨，一次研磨工件數量不超過50件，研磨后工件凹面4粗糙度要求為不大于0.2μm。采用的精磨樹脂磨料是一種德國進口的人造樹脂磨料，其作用是去除粗研磨留下的研磨痕跡。

步驟3：人工光亮拋光，將精研磨后沖洗干凈且吹干后的下終板2用絨布拋盤上白色拋光膏后對工件除凹面4和背面外的正面平面和側面進行拋光，拋光時間為4min，要求拋光至亞鏡面。

步驟4：機器光亮拋光，將羊毛磨頭安裝于磨刻機上，設置速度為7000rpm對凹面4進行拋光，拋光前羊毛磨頭處需要打白色拋光膏，每件工件拋光的時間為4min，拋光后凹面4粗糙度要求為不大于0.1μm。

步驟3和步驟4中使用的拋光膏為白色拋光膏，具體為1985拋光白蠟，是通用性的精拋光拋光蠟，其作用是使鈦合金凹面4達到亞鏡面狀態。

步驟5：清洗,將拋光后的下終板2放入超聲波清洗槽，清洗時間為15min，將拋光殘留的拋光膏去除，然后用氣槍吹干。

步驟6：鏡面研磨，將一定量核桃殼磨料放入研磨機內，設置轉速為300rpm，時間為2h；啟動研磨機后將下終板2均勻放入研磨機的研磨槽內進行鏡面研磨。使用的核桃殼磨料是德國進口鏡面拋光磨料，研磨時需放入一定量研磨膏，其作用使使鈦合金凹面4能達到鏡面狀態；所述鏡面研磨步驟采用的研磨機為流動式光飾機。流動式光飾機為干式研磨機，且干式研磨機比較小，一次最多放置30件產品。

步驟7：清洗和烘干，將鏡面研磨后下終板2放入超聲波清洗槽，清洗時間為15min，清洗完成氣槍吹干后放入烘箱，設置烘箱的溫度為80℃，烘干時間為20min，烘干后取出待流轉。

經過以上研磨和拋光復合處理后，其凹面4的外觀和粗糙度均符合粗糙度要求且粗糙度和外觀均優于mmp處理。

在進行實驗時，每次選取5件下終板2，同時選取同一批次5件下終板2發外進行mmp處理，公司處理的產品與外發進行mmp處理的下終板2凹面4用粗糙度儀進行粗糙度值檢測。將經mmp和本發明的處理工藝加工后的下終板2實物和粗糙度值進行對比，如表1所示，本發明的鏡面處理工藝在成本比mmp降低的情況下，其凹面4粗糙度值優于mmp。

表1不同加工方式凹面4粗糙度表

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關的工作人員完全可以在不偏離本發明的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。