Способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента

Способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента

Реферат

 

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки, в частности к изготовлению инструментов медицинского назначения, и может быть использовано в производстве стоматологического, микрохирургического и другого инструмента, где требуется применение профильного стержневого изделия. Способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента включает размещение заготовок в ваннах с электролитом, анодное растворение заготовок с использованием цилиндрических катодов и при изменении уровня электролита, при этом заготовки перемещают по окружности на одинаковом расстоянии от катода и/или вращают вокруг своей оси, концевые зоны заготовок экранируют, а изменение уровня электролита в ваннах осуществляют многократно. Отношение угловых скоростей перемещения и вращения заготовок составляет 0,2-0,75. Заготовки перемещают с угловой скоростью не более 15 рад/сек. Изменение уровня электролита осуществляют 2п раз, где п= 1^oC15. В зоне экрана могут подключаться дополнительные электроды. Способ позволяет расширить номенклатуру изготовляемых инструментов и повысить качество их изготовления. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки, в частности, к изготовлению инструментов медицинского назначения, и может быть использовано в производстве стоматологического, микрохирургического и другого инструмента, где требуется применение профильного стержневого изделия.

Известен способ получения конусообразных изделий электрохимическим методом (1). По данному способу отрезок цилиндрической проволоки под напряжением с заданной частотой погружают в электролит, при этом с участков, находящихся в электролите дольше, происходит большее уменьшение диаметра проволоки, тем самым формируют конусность изделий.

Недостатком данного способа является однотипность изделий, ассортимент изготавливаемого медицинского инструмента очень ограничен.

Также известен способ получения конусообразных изделий (2), по которому отрезок проволоки, используемый в качестве анода, помещают внутрь полого цилиндрического катода и постепенно извлекают обрабатываемые изделия из электролита на необходимую высоту. При обработке концевые участки больше подвергаются растворению, чем вышележащие, создается конусность.

Недостатком данного способа является однотипность изготавливаемых изделий. Получение качественных конусных изделий довольно затруднительно. Конусность по длине заготовки переменная и концевой участок заготовки получается пикообразной формы. В производстве медицинского инструмента данные изделия малоприемлемы.

По данному способу невозможно получение изделий с утолщенной концевой частью, например, инструментов для пломбирования зубов типа штопферов.

Наиболее близким по технической сущности является способ электрохимической обработки, реализуемый в устройстве для электрохимического изготовления конусообразных изделий (3), принятый за прототип.

Способ заключается в том, что отрезки проволоки определенной длины, используемые в качестве анода, помещают внутрь полых цилиндрических катодов. Анодную обработку ведут одновременно в двух ваннах, имеющих относительный перепад электролита, равный величине обработки конической части заготовки. Под электрической нагрузкой заготовок производят изменение уровней электролита в ваннах, при этом концевые участки, дольше подвергавшиеся электрохимической обработке, потеряют больше металла, тем самым создают конусность или конус-цилиндр и т.д.

Получение заготовок различных видов ограничено и изготовление медицинских инструментов из них имеет определенную номенклатуру, например, в стоматологии зонды, экскаваторы, некоторые виды кюреток. Эти инструменты изготавливают из заготовок, которые изгибают, штампуют, затачивают. Изготовление этих типов инструментов не требует значительной дополнительной ручной доработки.

По данному способу невозможно получение заготовок с утолщенной концевой частью, из которых изготавливают, например, штопферы для пломбирования зубов. Этот тип инструментов имеет в концевой части расширенный участок в виде обратного или прямого конуса, цилиндра и др.

Кроме того, указанный способ имеет еще ряд недостатков. Так, по этому способу не обеспечивается достаточно высокое и стабильное качество готовых изделий. Причиной этого является неравномерность съема металла в заготовке при нарушении соосности ее установки.

Имеют место отклонения по геометрическим параметрам изделий, находящихся в разных ваннах. Причиной этого является то, что процесс перекачки электролита осуществляется за один цикл. В той ванне, где происходит понижение электролита, изделия получаются тоньше. Это происходит из-за того, что на верхних частях заготовок присутствует пленка электролита, которая способствует электрохимическому подтравливанию поверхности заготовок.

Целью изобретения является расширение номенклатуры изготавливаемых инструментов и повышение качества его изготовления.

Данное техническое решение позволяет повысить производительность труда и дает возможность получения различных видов инструментов при минимальном применении механического и ручного труда.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1-3 представлены схемы, в которых: заготовки перемещают по окружности вокруг кольцевого катода с вращением самих заготовок, фиг.1; на фиг.2 заготовки вращают вокруг своей оси; а фиг.3 вращение заготовок производят в каждом отдельном кольцевом катоде.

Способ включает размещение заготовок в ваннах с электролитом, анодное растворение заготовок с использованием цилиндрических катодов, изменение уровня электролита, причем при анодном растворении заготовки перемещают по окружности на одинаковом расстоянии от катода и/или вращают вокруг своей оси, концевые зоны заготовок экранируют, изменение уровня электролита в ваннах осуществляют многократно. Причем количество перекачек не превышало 30 раз. Количество перекачек существенно не сказывается на производительность и может быть любым. Наиболее оптимальным и достаточным является парное число раз, как наиболее рационально для конструктивного воплощения в установке, т. е. 2п 1-15. Отношение угловых скоростей перемещения и вращения заготовок составляет 0,2-0,75, заготовки перемещают с угловой скоростью не более 15 рад/с.

Для осуществления способа применяли электролит на основе фосфорной и серной кислот при соотношении 3/2, а проволоку из стали 12Х18Н10Т c длиной обрабатываемой части 32 мм. Уровни электролита в каждой ванне устанавливали на соответствующую высоту. Применяли кольцевой катод, причем заготовки располагали внутри его или снаружи. Возможно расположение заготовок в зазоре между двумя кольцами катодами, а также в отдельных кольцевых катодах при вращении заготовок вокруг своей оси. В зависимости от формы дополнительных экранов и/или электродов и их расположения и режима работы обрабатывали заготовки с различным профилем.

При электрохимической обработке, как видно из схем (фиг.1-3), везде присутствует вращение заготовок в катодном пространстве, независимо от расположения катода, расположения и формы дополнительных экранов и/или электродов.

При электрохимической обработке заготовки 1 погружали в электролит 2. При обработке заготовок "минус" источника питания 3 подключали к катоду 4, а "плюс" источника питания к заготовкам.

Заготовки и дополнительные электроды 4 подключали параллельно к источнику питания (источник питания электродов на фигурах не показан) и соответствующим элементам обеих ванн 6.

Конусообразную верхнюю часть заготовок получали многократным изменением уровня электролита, а формирование различного профиля концевой части заготовки осуществляли при помощи дополнительных экранов 7 и/или электродов, расположенных в концевой части заготовок.

В зависимости от конфигурации получаемой заготовки длины образования обратного конуса, например, для изготовления штопферов в стоматологии, размеры и форма экрана имели различные геометрические характеристики. Окончательное изготовление рабочей части медицинского инструмента состоит из дополнительных операций гибки, штамповки, термообработки и заточки.

В действительности в предлагаемом способе анодный ток подавался к обрабатываемым изделиям через зажимные устройства и достигал 400-500 А/дм² без опасности ухудшения качества, уменьшения производительности или каких-либо проблем.

Например, при обработке заготовок с диаметром 2 мм и длиной обрабатываемой части 32 мм, погружение заготовок в одной ванне производили на 32 мм, а в другой на 12 мм, т.е. длина обработки верхней конической части составляла 20 мм (фиг.1).

Концевые части заготовок опускали в кольцевой экран, выполненный в виде желоба, на 8 мм. Во время электрообработки производили перемещение заготовок по окружности вращение вокруг своей оси, а также изменяли уровни электролита в ваннах на длину обработки верхней конической части. Перемещение заготовок производили с окружной скоростью 6 рад/с и скоростью вращения самих заготовок 15 рад/с.

Полученные по данному методу заготовки имели вид прямого и обратного конуса или резко расширялись в нижней части. Заготовки подобного типа применяли для изготовления инструментов в виде штопфенов, скальпелей, долот и т.д.

При тех же режимах проведения процесса кольцевой экран имел разрыв, т.е. в определенном секторе концевые части заготовок не экранировались. В этом секторе размещали дополнительный электрод, располагаемый с торцевой части и по линии движения заготовок. Он дает более быстрый съем металла с концевой части. При таких режимах возможно получить заготовки различных видов и типоразмеров.

Дополнительный электрод параллельно катоду подключали к источнику питания.

Электрофрезерование производили при непосредственном влиянии экрана, дополнительного электрод-катода и самого экрана.

Изменение уровня электролита в каждой ванне проводили на всю длину обработки. В зоне экрана, т.е. где концевые части расположены в желобе экрана, формировали только верхнюю коническую часть заготовки. В секторе, где заготовки находятся вне экрана производят дальнейший съем металла со всей поверхности, находящейся в электpолите. Кроме того, дополнительный электрод, находящийся под заготовками, способствует более быстрому съему металла с самой концевой части. Заготовку получали в виде пики, т.е. она составляла из верхней цилиндрической необработанной части, верхней конической части и сливки в виде конуса. Все переходы от одной части к другой имеют плавные переходы с высокой чистотой всей обработанной поверхности.

Плотность тока устанавливали 400-600 А/дм². Время обработки составляло 10-20 мин в зависимости от формы. Изделия получали с высокой точностью изготовления, так как в каждом случае заготовки получали с двумя характерными зонами верхней, образованной только от изменения уровней электролита, и нижней с расширением в виде обратного конуса, цилиндра, оливки и др. с плавными переходами от одной формы к другой.

Таким образом, введение вращения заготовок вокруг своей оси и по окружности, и многократное изменение уровней электролита, а также введение дополнительных экранов в совокупности с дополнительными электродами позволило увеличить ассортимент получаемых изделий для расширения производства медицинского института.

Формула изобретения

1. Способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента, включающий размещение заготовок в ваннах с электролитом, анодное растворение заготовок с использованием цилиндрических катодов и при изменении уровня электролита, отличающийся тем, что при анодном растворении заготовки перемещают по окружности на одинаковом расстоянии от кода и/или вращают вокруг своей оси, концевые зоны заготовок экранируют, а изменение уровня электролита в ваннах осуществляют многократно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение угловых скоростей перемещения и вращения заготовок составляет 0,2 0,75.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что заготовки перемещают с угловой скоростью не более 15 рад/с.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что изменение уровня электролита осуществляют 2n раз, где n 1 15.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в зоне экрана осуществляют подключение дополнительных электродов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3