一种多阶段多形状导丝芯轴的电化学磨削装置的制作方法

本发明涉及神经微导丝加工领域，特别涉及一种多阶段多形状导丝芯轴的电化学磨削装置。

背景技术：

1、神经微导丝作为神经介入手术的精密导航员，其核心部件是芯轴的制造精度，直接决定了手术器械的操控灵活性与患者安全性。具体而言，芯轴需要达到极高的直径精度（±2μm），确保其在血管内顺畅、精准地前进；其表面粗糙度（ra≤0.1μm）必须极其光滑，以最大限度减少对血管内壁的摩擦与损伤；同时，其几何形状，如精密的渐变锥度和特定的弯曲段，也需精确控制，以保证导丝在不同血管分支间的顺利通过和稳定定位。

2、然而，实现这些严苛的制造要求，对现有加工设备提出了巨大挑战。目前，国内常用的无心磨床，如豪特曼、富信成等品牌，其加工能力存在明显局限：磨削长度通常限制在0-350mm，无法进行多阶段、不同直径的连续磨削，最小可磨削尺寸仅达0.08mm，且整体精度仅为±0.015mm。这些指标与神经微导丝芯轴的精密要求相比，差距显著，根本无法满足生产需求。

3、相比之下，进口高端无心磨床展现了更强的技术实力。这些设备通常具备更长的磨削能力（可达0-500mm），支持3-4个阶段的不同直径连续磨削，能够实现更精细的几何形状控制。其最小磨削尺寸可达0.05mm，加工精度更是高达±0.005mm，完全能够满足甚至超越神经微导丝芯轴的制造标准。目前市场上主流的进口无心磨床品牌包括royal master，glebar等。当然，这些高性能设备也伴随着高昂的成本，其售价普遍在350万至500万元人民币之间。

4、经搜索中国专利，公告号为： cn203495765u，基于双电解作用的表面磨削设备，包括电化学磨削模块、在线电解修整模块、电源、电解液供给装置和控制器，电化学磨削模块包括工件安装架、工件电解修整装置和工件驱动装置；在线电解修整模块包括砂轮、砂轮电解修整装置和砂轮驱动装置，砂轮的外圆与工件的外圆相切；电解液供给装置设置多个出液口，工件与砂轮的接触点处上方、工件电解修整装置与工件接触处上方以及砂轮电解修整装置与砂轮接触处上方均排布出液口；电源的阴极分别与工件电解修整装置和砂轮电解修整装置连接、电源的阳极分别与工件和砂轮连接；工件驱动装置与所述的砂轮驱动装置均受控于控制器。本发明有益效果是：提高工件加工精度一致性，减少工序，提高效率。

5、传统机械磨床在加工神经微导丝芯轴时，面临着多重严峻的技术瓶颈，这些瓶颈直接限制了产品性能的提升：

6、接触式加工的固有缺陷：磨床的砂轮或磨头与芯轴直接接触进行加工，这种机械应力极易在芯轴表面引发微裂纹（深度≥10μm）和材料塑性变形。对于像镍钛合金这类依赖精密相变特性实现超弹性的关键材料而言，这种损伤可能是灾难性的，会直接破坏其核心性能，影响导丝的形状记忆和超弹性表现。

7、难以避免的热损伤问题：磨削过程中产生的局部高温（常超过300℃）是另一个难以克服的挑战。高温不仅会引发材料表面氧化，形成厚度≥5μm的氧化层，更严重的是，这层氧化层会显著影响材料的生物相容性，例如导致细胞黏附性下降，从而可能引发不良的血管反应。

8、微尺度加工能力的限制： 在加工微小直径芯轴，特别是需要多阶段精确尺寸的高性能微导丝时，传统磨床的精度瓶颈暴露无遗。其砂轮定位精度（通常为±10μm）和进给分辨率（一般≥5μm）远不能满足亚微米级的加工需求。此外，微细芯轴在装夹过程中极易发生弯曲，产生的挠度（常＞20μm）也会引入额外的加工误差。

9、这些加工层面的挑战，最终会体现在终端产品——如神经微导丝的性能上。目前临床上使用的部分神经微导丝就暴露出一些不足：其稳定性有时不足，在复杂的血管环境中容易发生位移，这不仅影响手术效果，还可能需要重复操作，无疑增加了患者的痛苦和手术风险。同时，部分产品的结构设计或材料特性限制了其使用寿命，难以满足某些临床场景下长期使用的需求，这与制造过程中未能达到极致的精度和表面质量不无关系，为了解决上述所存在的问题，我们提出一种多阶段多形状导丝芯轴的电化学磨削装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多阶段多形状导丝芯轴的电化学磨削装置，其优点是能够避免热损问题，加工精度高和成本低。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多阶段多形状导丝芯轴的电化学磨削装置，包括机架，所述机架的表面安装有激光测量仪，所述机架的表面设置有移动机构，所述移动机构的表面设置有固定机构，所述机架的表面安装有超声波水槽，所述超声波水槽的内部设置有电解机构，所述机架的表面安装有电源，所述电源的正极和负极分别电性连接有正极导线和负极导线，所述机架的内部安装有液体储存箱，所述液体储存箱的表面安装有电解液滤芯，所述电解液滤芯的表面安装有循环水泵，所述液体储存箱的表面连通有回流管。

3、采用上述技术方案，通过全程非接触电化学加工，无机械应力、无高温热损伤，不破坏镍钛合金材料性能，表面粗糙度ra≤0.05μm，直径控制精度±2μm，可实现0.05mm微细芯轴、多阶段渐变锥度的精准加工，满足医用导丝芯轴严苛标准，第二电极和移动机构，适配多直径、多形状、多阶段芯轴连续加工，支持多工件同步加工，超声波辅助破除钝化膜，材料去除率提升30%-50%，电解液循环过滤保障加工稳定性，良品率高。

4、本发明进一步设置为：所述移动机构包括横向导轨，所述横向导轨安装在机架的表面，所述横向导轨的表面安装有第一电机，所述横向导轨的表面安装有垂直导轨，所述垂直导轨的顶部安装有第二电机。

5、采用上述技术方案，通过设置移动机构，能够达到上下左右移动。

6、本发明进一步设置为：所述固定机构包括第一固定盘，所述第一固定盘安装在垂直导轨的表面，且第一固定盘的表面与正极导线的一端电性连接，所述第一固定盘的表面安装有第一导丝，所述第一导丝的底部安装有第一重力坠。

7、采用上述技术方案，通过设置固定机构，将第一导丝固定在第一固定盘上，第一重力坠使第一导丝拉直，方便加工。

8、本发明进一步设置为：所述固定机构包括第二固定盘，所述第二固定盘安装在垂直导轨的表面，所述第二固定盘的表面安装有第三电机，所述第三电机的输出端通过联轴器连接有第一齿轮，所述第二固定盘的内壁安装有转盘夹，所述转盘夹的底部安装有第二导丝，所述第二导丝的底部安装有第二重力坠，所述转盘夹的顶部安装有第一导电轮，所述第一导电轮的底部安装有第二齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮的表面传动连接有皮带，所述第二固定盘的表面安装有导电轮支撑架，且导电轮支撑架的表面与正极导线电性连接，所述导电轮支撑架的内部安装有导电中轴，所述导电中轴的表面安装有第二导电轮，且第一导电轮和第二导电轮的表面接触，所述导电轮支撑架与第二固定盘之间安装有弹簧。

9、采用上述技术方案，通过设置固定机构，第三电机带动第一齿轮和皮带带动第二齿轮转动，第二齿轮转动带动转盘夹使第二导丝转动，方便加工。

10、本发明进一步设置为：所述电解机构包括第一固定底座，所述第一固定底座安装在超声波水槽的内部，所述第一固定底座的内部安装有第一电解液槽，且第一电解液槽的底部与循环水泵连通，且第一电机液槽的顶部与回流管的一端连通，所述电解液槽的内壁安装有第一电极，且第一电极与负极导线电性连接。

11、采用上述技术方案，通过设置电解机构，便于电解。

12、本发明进一步设置为：所述电解机构包括第二固定底座，所述第二固定底座安装在超声波水槽的内部，所述第二固定座的内部安装有第二电解液槽，且第二电解液槽的表面与回流管的一端连通，且电极液槽的顶部与循环水泵连通，所述第二电解液槽的内壁安装有第二电极，且第二电极的表面与负极导线电性连接，所述第二电极的内部安装有第三电极。

13、采用上述技术方案，通过设置电解机构，便于电解。

14、一种多阶段多形状导丝芯轴的脉冲电化学磨削方法，包括以下步骤：

15、s1、装夹对正：将导丝芯轴作为阳极固定于固定机构，底部搭配重力坠拉直芯轴，通过移动机构调整芯轴与电解机构电极的同轴度，使偏心距偏差＜10μm；

16、s2、电解液循环供给：循环水泵将液体储存箱内的电解液经电解液滤芯三级过滤后，送入电解机构的电解液槽，回流管同步实现电解液回流循环；

17、s3、脉冲电化学溶解：电源向阳极芯轴与阴极电极通入脉冲直流电，芯轴表面在电解液中发生金属溶解与氧化反应，超声波水槽通过高频震动破除芯轴表面钝化膜；

18、s4、多阶段锥度成型：plc系统接收芯轴预设直径与长度参数，计算移动距离与速度，控制移动机构精准调节芯轴轴向移动速度，平直段恒速移动、斜锥段变速细分移动，完成多阶段渐变锥度加工；

19、s5、在线闭环检测：激光测量仪实时采集芯轴直径数据，动态补偿加工参数，保障直径控制精度。

20、本发明进一步设置为：步骤s3中所述脉冲直流电的峰值电压为10-50v，频率为10-100khz，平均电流密度为5-20a/cm²；所述超声波频率为40～80khz，功率为10～30w/cm²，钝化膜破除后材料去除率提升30%-50%。

21、本发明进一步设置为：所述电解液为乙醇与去离子水按体积比1:1混合，添加3%-5%nacl和0.5%十二烷基硫酸钠，电导率控制在15-25ms/cm。

22、一种多阶段多形状导丝芯轴的化学磨削方法，包括以下步骤：

23、s1、芯丝装夹定位：将芯丝非加工端固定于固定盘，加工端装配重力坠，调整芯丝同轴度至偏差＜10μm；

24、s2、腐蚀液配置：针对镍钛合金芯丝，配置含氢氟酸1%~15%、硝酸5%~40%的腐蚀液；

25、s3、化学溶解加工：芯丝浸入腐蚀液发生氧化还原反应，超声波辅助破除芯丝表面钝化膜，控制腐蚀反应时长；

26、s4、变径尺寸控制：伺服电机按预设斜锥直径与长度参数，变速移动芯丝，实现多阶段变径加工；

27、s5、产物过滤循环：电解液循环系统持续过滤加工产物，维持腐蚀液清洁度与加工稳定性。

28、综上所述，本发明具有以下有益效果：

29、本发明通过全程非接触电化学加工，无机械应力、无高温热损伤，不破坏镍钛合金材料性能，表面粗糙度ra≤0.05μm，直径控制精度±2μm，可实现0.05mm微细芯轴、多阶段渐变锥度的精准加工，满足医用导丝芯轴严苛标准，第二电极和移动机构，适配多直径、多形状、多阶段芯轴连续加工，支持多工件同步加工，超声波辅助破除钝化膜，材料去除率提升30%-50%，电解液循环过滤保障加工稳定性，良品率高。