一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置

1.本发明涉及电解加工和医疗器械领域，尤其涉及一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置。


背景技术：

2.腔镜吻合器主要用于人体食管、胃、肠、阑尾、胆、胰等器官疾病的微创外科手术(也称腔镜手术)中组织的切断、移除和吻合。相较于开放外科吻合器械，腔镜吻合器具有尺寸小、易操作、切割和吻合同步进行，可有效缩短手术时间，实现较少的血液流失，从而提高手术质量。
3.钉砧是腔镜吻合器的关键部件，在手术起到极其重要的作用，其加工质量直接影响组织的切割和缝合效果。目前钉槽的加工通常为冷挤压(压印)工艺。国内对钉砧的加工制造有一定的研究，董兆元、吴惟民发明公开了一种钉砧、其制造方法及具有该钉砧的吻合器(cn201410411154.x)，通过冲压的方法达到制造钉砧表面钉槽的目的。张祖仁发明公开了一种外科缝合器的带有缝合钉成形槽的钉砧加工方法(cn200710048008.5)，采用有色合金压铸和电镀的组合加工方法,达到加工效率更高、质量更好、成本更低的目的。由于国内在可选材料的机械力学性能、模具的加工能力以及精密冷挤压制造技术等方面与国际先进水平客观存在的差距，导致国产吻合器质量和精度存在缺陷，技术有待提升。
4.电解加工是基于电化学阳极溶解原理实现零件加工，此方法具有无机械切削力，加工效率高且加工质量好等优点，适用于阵列凹槽结构的加工。南京航空航天大学发明公开了一种带状工件群槽结构连续电解加工装置(cn202011244848.0)，实现了带状工件群槽结构的连续加工。但目前国内电解加工并没有应用到钉砧表面大面积钉槽结构的加工中，技术发展不成熟，距离钉槽的实际生产加工存在较大距离。


技术实现要素：

5.为解决现有的机械压印钉槽技术存在的缺陷，以及容易造成产品精度差、合格率低的技术问题，本发明提供了一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置。
6.本发明的具体内容如下：一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，包括工具阴极单元和工件阳极单元；
7.工具阴极单元包括入液体和工具阴极，工具阴极设有上下贯穿的通液槽和位于下表面的阵列凸台结构，电解液从入液体流入，经过工具阴极的通液槽流至工具阴极下方的加工区，工具阴极连接电源负极；
8.工件阳极单元包括工件、夹具主体、定位装置、引电装置，工件的上表面通过阴极进给加工出与阵列凸台结构相对应的阵列钉槽结构；夹具主体的上表面设有安装槽，工件装于安装槽中，安装槽的两侧分别设有流道槽；定位装置将工件固定在安装槽中；引电装置与电源正极相连，为工件引电。
9.进一步的，入液体的内部为空心腔体，腔体的侧面设有进液口，底部设有出液口，
出液口与工具阴极相连；入液体的顶部设有安装结构，安装结构可定位装夹在机床的主轴上。
10.进一步的，工具阴极的通液槽为长条形，且长度大于所需加工凸台的有效长度。
11.进一步的，夹具主体的安装槽截面呈弧形，与工件的底部截面的圆弧形相对应。
12.进一步的，定位装置包括定位长端盖板和双侧短端盖板，夹具主体上沿工件长度方向设有长端凹槽；定位长端盖板设置在长端凹槽一端，在其尾部设有定位台阶，定位台阶卡在长端凹槽的侧边边缘，定位长端盖板压紧至工件表面；双侧短端盖板分别设置在流道槽上方，与流道槽之间形成扁平的流道。
13.进一步的，引电装置为引电长端盖板，设置在长端凹槽的另一端，引电长端盖板上设有螺纹孔，螺纹孔内安装引电螺钉，引电螺钉与电源的正极相连。
14.进一步的，还包括出液体，出液体设置在夹具主体的两侧，出液体包括设置在侧边并与流道槽出口相连的入口端，和设置在出液体的顶部，与入口端方向垂直的出口端。
15.进一步的，还包括电解液池，电解液池与入液体和出液体相连，电解液通过压力供液泵从电解液池中进入入液体，反应完的电解液从出液体流回电解液池。
16.进一步的，多个夹具主体可互相连通进行多工件加工，位于内侧的相邻的夹具主体之间通过双向出液体连接，该双向出液体的两侧均设有入口端，夹具主体对应的工具阴极单元通过阴极连接轴并联安装，装夹在机床主轴上。
17.进一步的，阴极连接轴包括位于下方的连接杆和位于上方的连接轴，连接杆与各入液体顶部的安装装置相连，连接轴设置在连接杆上表面中央，连接轴连接到机床主轴上。
18.通过本发明的电解加工装置，电解液从入液体进入后，再通过工具阴极中间设计的贯穿通液槽穿过阴极流至加工区，工件顶部的阵列钉槽结构和工具阴极底部的阵列凸台结构相对应，随着工具阴极的不断进给，工件表面材料发生局部溶解，从而在工件表面加工出凹槽结构，反应过后的电解液经过两侧的流道槽流出，从而实现将电解加工应用到钉砧表面大面积钉槽的加工，得到加工效率高、质量好的阵列凹槽结构。
附图说明
19.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
20.图1为本发明的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置示意图；
21.图2为本发明的入液体的示意图；
22.图3为本发明的工具阴极的示意图；
23.图4为本发明的工件的示意图；
24.图5为本发明的夹具主体的示意图；
25.图6为本发明的定位长端盖板的示意图；
26.图7为本发明的引电长端盖板的示意图；
27.图8为本发明的双侧短端盖板的示意图；
28.图9为本发明的双侧出液体的示意图；
29.图10为本发明的电解液流向示意图；
30.图11为本发明的阵列加工所用阴极连接轴的示意图；
31.图12为本发明的阵列加工示意图；
32.其中：1.入液体；2.入液体进液口；3.入液体出液口；4.工具阴极；5.阵列凸台结构；6.通液槽；7.引电柱；8.工件；9.夹具主体；10.安装槽；11.流道槽；12.定位长端盖板；13.引电长端盖板；14.双侧短端盖板；15.双侧出液体；16.出液体入口端；17.出液体出口端；18.电源；19.水泵；20.电解液池；21.双向出液体；22.阴极连接轴。
具体实施方式
33.结合图1-图12，本发明提供了一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，将电解加工应用到钉砧表面大面积钉槽的加工中，具体结构如下：
34.如图1所示，一种用于电解加工腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构的装置，包括工具阴极单元和工件阳极单元，其中工具阴极单元包括入液体1和工具阴极4，工件阳极单元包括工件8、夹具主体9、定位长端盖板12和引电长端盖板13、双侧短端盖板14、双侧出液体15。
35.如图2所示，入液体1内部为空心腔体，侧面开有进液口2，底面设有出液口3，出液口3与工具阴极4顶部相连，入液体1上端设计有安装结构，使入液体1与机床主轴连接并随其运动。
36.如图3所示，工具阴极4底端用于加工，其表面设计有阵列凸台结构5，通过凸台在工件对应位置加工出所需的凹槽，非凸台区域做绝缘屏蔽处理，减少杂散腐蚀。工具阴极4上端为平面，与入液体出液口3连接，此处入液体与阴极分开设计、分开加工，入液体和阴极用螺钉和销钉连接，并在两者间加上密封条。工具阴极4侧面设有引电柱7，连接至电源负极。工具阴极4中间设计有上下贯穿的长条形的通液槽6，电解液由此穿过阴极流至加工区。工具阴极通液槽6的长度略大于所需加工凸台区域的长度，保证所需加工的凸台处有足量的电解液经过，充分带走加工产物，以此达到加工一致性的要求。
37.如图4所示，工件8背部(即图中的底部)与产品零件保持一致为圆弧形，减少后续加工；在工件8的上表面加工出阵列钉槽结构，阵列钉槽结构的位置与工具阴极4底端的阵列凸台结构5相对应，在加工时阵列凸台结构5分别对钉槽结构进行加工和处理。
38.如图5所示，夹具主体9上表面设有与工件背部对应的安装槽10，安装槽10为圆弧凹槽，工件8背部位于安装槽10中。安装槽10的两侧设计有流道槽11，流道槽的宽度略大于加工区的长度。
39.如图6所示，定位长端盖板12整体呈板状，在其尾部有一个定位台阶，对工件起到定位作用；定位长端盖板12压紧至工件8的表面，通过螺栓与夹具主体9固定连接，对工件8起到固定作用。夹具主体9上沿工件长度方向设有长端凹槽，长端凹槽的宽度大于安装槽10的宽度，定位台阶卡在长端凹槽的侧边边缘。
40.如图7所示，引电长端盖板13整体呈板状，在其表面上设有螺纹孔，用于安装引电螺钉，为工件引电，本实施例中，螺纹孔突出于引电长端盖板13的表面。其的尾部同样有一个定位台阶，引电长端盖板13与定位长端盖板12分别设置在长端凹槽的两端，定位台阶卡接在长端凹槽的侧边边缘。本实施例中，引电螺钉为铜螺钉。
41.如图8所示，双侧短端盖板14间距离与工具阴极4宽度相等；双侧短端盖板14通过螺钉安装在夹具主体流道槽11上端，与流道槽11形成一个扁平的流道，反应完的电解液经此流出。
42.本实施例优选的，增加夹具主体9和短端盖板14的宽度，即增加流道的长度，提供更长的路径使电解液在流出过程中达到均匀状态。
43.如图9所示，双侧出液体15侧面为入口端16，上端为出口端17。双侧出液体15连接在夹具主体流道出口两侧，出液体出口端17连接至电解液池20。出液体内部有90
°
转弯，提供一定背压，便于电解液排出。
44.入液体1、定位长端盖板12、引电长端盖板13、双侧短端盖板14及夹具主体9均为绝缘和耐腐蚀材料，既达到夹具部分绝缘目的又防止飞溅电解液的腐蚀。
45.本实施例中，还包括电源18，电源18的正极与工件阳极单元的引电螺钉连接，引电螺钉穿过引电长端盖板13压在工件表面，将电流传至工件；电源18的负极与工具阴极引电柱7连接，为工具阴极引电。
46.本实施例优选的，如图1所示，还包括水泵19和电解液池20；水泵19的入口与电解液池20连接，水泵19的出口端与入液体1的进液口连接；双侧出液体15的出口端与电解液池20连接。
47.结合图10，电解液通过压力供液泵从电解液池中进入入液体1腔内，在特定压力下形成稳定流液，通过工具阴极4中部的贯穿长条状通液槽6到达加工区域。随着工具阴极4的不断进给，工件8表面材料发生局部溶解，从而在工件8表面加工出凹槽结构。反应完的电解液经短端盖板14与夹具主体流道槽11形成的流道流出，进入出液体最终流回电解液池。
48.本实施例优选的，多个夹具主体9可互相连通进行多工件加工。如图11和12所示，位于内侧的相邻的夹具主体9之间通过双向出液体21连接，该双向出液体21的两个侧面均设有入口端，夹具主体对应的工具阴极单元通过阴极连接轴22并联安装，装夹在机床主轴上。阴极连接轴22包括位于下方的连接杆和位于上方的连接轴，连接杆与各入液体顶部的安装装置相连，连接轴设置在连接杆上表面中央，连接轴连接到机床主轴上，通过螺钉进行固定和销钉进行定位，保证定位精度。
49.多个夹具主体之间通过改进的双向出液体21连接，使得相邻两夹具主体9反应完的电解液流入同一出液体；多个阴极通过连接轴22固定安装在机床主轴上，可使多个阴极同步进给，从而保证加工一致性，并显著提高加工效率。加工的原理没有改变，但结构上的改进可以同时进行多个工件的加工制造，在不影响加工质量的基础上提高效率。
50.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：包括工具阴极单元和工件阳极单元；工具阴极单元包括入液体和工具阴极，工具阴极设有上下贯穿的通液槽和位于下表面的阵列凸台结构，电解液从入液体流入，经过工具阴极的通液槽流至工具阴极下方的加工区，工具阴极连接电源负极；工件阳极单元包括工件、夹具主体、定位装置、引电装置，工件的上表面经阴极进给加工出与阵列凸台结构相对应的阵列钉槽结构；夹具主体的上表面设有安装槽，工件装于安装槽中，安装槽的两侧分别设有流道槽；定位装置将工件固定在安装槽中；引电装置与电源正极相连，为工件引电。2.根据权利要求1所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：入液体的内部为空心腔体，腔体的侧面设有进液口，底部设有出液口，出液口与工具阴极相连；入液体的顶部设有安装结构，安装结构可定位装夹在机床的主轴上。3.根据权利要求1所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：工具阴极的通液槽为长条形，且长度大于所需加工凸台的有效长度。4.根据权利要求1所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：夹具主体的安装槽截面呈弧形，与工件的底部截面的圆弧形相对应。5.根据权利要求1所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：定位装置包括定位长端盖板和双侧短端盖板，夹具主体上沿工件长度方向设有长端凹槽；定位长端盖板设置在长端凹槽一端，在其尾部设有定位台阶，定位台阶卡接在长端凹槽的侧边边缘，定位长端盖板压紧至工件表面；双侧短端盖板分别设置在流道槽上方，与流道槽之间形成扁平的流道，双侧短端盖板之间的距离与工具阴极的宽度相等。6.根据权利要求5所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：引电装置为引电长端盖板，设置在长端凹槽的另一端，引电长端盖板上设有螺纹孔，螺纹孔内安装引电螺钉，引电螺钉底端压紧至工件上表面，且与电源的正极相连。7.根据权利要求1所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：还包括出液体，出液体设置在夹具主体的两侧，出液体包括设置在侧边并与流道槽出口相连的入口端，和设置在出液体的顶部，与入口端方向垂直的出口端。8.根据权利要求7所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：还包括电解液池，电解液池与入液体和出液体相连，电解液通过压力供液泵从电解液池中进入入液体，反应完的电解液从出液体流回电解液池。9.根据权利要求7所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：多个夹具主体可互相连通进行多工件加工，位于内侧的相邻的夹具主体之间通过双向出液体连接，该双向出液体的两侧均设有入口端，夹具主体对应的工具阴极单元通过阴极连接轴并联安装，装夹在机床主轴上。10.根据权利要求9所述的腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，其特征在于：阴极连接轴包括位于下方的连接杆和位于上方的连接轴，连接杆与各入液体顶部的安装装置相连，连接轴设置在连接杆上表面中央，连接轴连接在机床主轴上。

技术总结
本发明涉及一种腔镜吻合器钉砧表面复杂钉槽结构电解加工装置，包括工具阴极单元和工件阳极单元；工具阴极单元包括入液体和工具阴极，工具阴极设有上下贯穿的通液槽和位于下表面的阵列凸台结构，电解液从入液体流入，经过工具阴极的通液槽流至工具阴极下方的加工区，工具阴极连接电源负极；工件阳极单元包括工件、夹具主体、定位装置、引电装置，工件的上表面经阴极的进给运动加工出与阵列凸台结构相对应的阵列钉槽结构；夹具主体的上表面设有安装槽，工件装于安装槽中，安装槽的两侧分别设有流道槽。本发明的电解加工装置，将电解加工应用到钉砧表面大面积钉槽的加工，从而得到加工效率高、质量好的阵列凹槽结构。工效率高、质量好的阵列凹槽结构。工效率高、质量好的阵列凹槽结构。


技术研发人员：何斌 万轩瑞 雷卫宁 陈天铭 周星雨
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/8/31