一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置及方法

本发明属于医学器材，尤其涉及一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置及方法。

背景技术：

1、牙科正畸托槽是牙齿固定矫治技术的重要部件，由不锈钢、生物陶瓷或复合树脂制成，其主要作用在于固定弓丝，弓丝通过托槽而对牙齿施以各种类型的矫治力，以此控制牙齿的三维移动，达到正畸矫治的目的。但在正畸矫治的过程中，牙科正畸托槽槽沟的表面光洁程度与矫治力的传递有密切关联，若牙齿正畸托槽槽沟表面过于粗糙，矫治力的传递阻力便会增大，直接影响牙齿的矫治效率。根据行业技术要求需对医疗器械材料需要表面粗糙度(光滑性、凹痕、沟槽、不规则表面)测定，所以需要对托槽表面进行抛光处理。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的托槽抛光装置普遍结构复杂且整体规模较大，抛光精度不足。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置及方法。

2、所述技术方案如下：用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，包括：工作主轴、托槽夹具、外壳、底座，托槽夹具通过延长杆与工作主轴螺纹连接；该装置还包括抛光槽、振动电机平台、磁流变液循环装置、激光器；

3、所述抛光槽与振动电机平台固定连接，所述磁流变液循环装置与抛光槽固定连接，底座和振动电机平台之间设置减震杆，底座与抛光槽外部间设置外壳、激光器；

4、所述抛光槽包括凹形槽口、圆柱永磁体阵列；进行抛光工作时，在抛光槽中添加磁流变液，抛光槽底部的圆柱永磁体阵列产生磁场，在磁场的作用下，使磁流变液形成均匀分布的柔性抛光带，该柔性抛光带的磁刷适应固定在托槽夹具中沟槽内牙科正畸托槽试件形状下，进行牙科正畸托槽试件表面抛光；

5、振动电机平台中的偏心旋转质量块不平衡产生振动，实现振动抛光；

6、激光器发射激光经抛光槽侧壁的凹形槽口入射抛光区域的磁流变液，在温度场的作用下，使磁流变液的粘度下降，减弱入口处磁流变液的积聚行为。

7、进一步，所述减震杆为柱状橡胶减震装置。

8、进一步，所述托槽夹具包括：环形可拆卸挡板、弹性片、牙科正畸托槽试件；其中，托槽夹具底部外圈为环形可拆卸挡板，托槽夹具沟槽上方设有弹性片，牙科正畸托槽试件沿沟槽方向安装，沟槽壁与牙科正畸托槽试件的试件基板过盈配合，弹性片安装在试件基板上方。

9、进一步，所述抛光槽包括：凹形槽口、回流通道、出液通道、抛光槽出液接口、圆柱永磁体阵列、抛光槽回流接口；所述回流通道承接在凹形槽口内侧，出液通道安装在回流通道相对侧；

10、抛光槽出液接口、抛光槽回流接口与磁流变液循环装置通过螺栓连接，进行抛光工作时，在抛光槽中添加磁流变液，抛光槽底部的圆柱永磁体阵列产生磁场形成柔性抛光带，工作主轴的主轴电机旋转带动托槽夹具沟槽内的牙科正畸托槽试件与柔性抛光带接触抛光。

11、进一步，所述圆柱永磁体阵列包括垂直永磁体、平行永磁体、倾斜永磁体；垂直永磁体按垂直工作平面设置，平行永磁体按平行工作平面设置，倾斜永磁体与工作平面形成45°和135°的夹角，外圈垂直永磁体、平行永磁体和两个倾斜永磁体形成海尔贝克阵列，内圈由垂直永磁体和平行永磁体按图示排列组成，形成稳定高效的工作磁场作用于抛光区域，全部永磁体嵌入圆柱永磁体阵列内，圆柱永磁体阵列嵌入抛光槽底部。

12、进一步，所述振动电机平台包括：偏心旋转质量块、第一固定螺钉、第二固定螺钉、第三固定螺钉、直流电机、外部平台；

13、振动发生过程中，直流电机带动偏心旋转质量块旋转，第二固定螺钉将偏心旋转质量块固定在电机轴上，第一固定螺钉和第三固定螺钉固定在偏心旋转质量块用于形成额外偏心负载，由于偏心旋转质量块不平衡产生振动，实现振动抛光，直流电机与连接块螺栓连接，连接块与外部平台螺栓连接。

14、进一步，所述磁流变液循环装置包括：出液管口、搅拌器、出液软管、循环蠕动泵、硅胶减震杆、回流管口、回流软管；

15、所述搅拌机包括：搅拌器电机、搅拌杆；

16、所述循环蠕动泵包括：蠕动泵回流接口、蠕动泵出液接口；

17、抛光过程中，磁流变液沿回流通道经回流管口流入回流软管进入循环蠕动泵，循环蠕动泵内搅拌器电机带动搅拌杆将磁流变液重新搅拌，重新混合的磁流变液输入出液软管经出液管口沿出液通道回到抛光槽，实现磁流变液的更新。

18、本发明的另一目的在于提供一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光方法，该方法通过所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置实现，该方法包括：

19、磁流变液在入口处经激光作用下实现局部温度控制，激光照射在磁流变液形成的柔性抛光带产生热效应，抛光带吸收激光能量产生温度变化，磁流变液循环装置更新流动散热，使磁流变液实现温度控制；

20、经磁场形成适应托槽形状的柔性磁刷，在振动场作用下柔性磁刷中活性磨粒与牙科正畸托槽试件表面产生相对运动，实现对材料表面划痕、毛刺的去除；

21、振动的增加提高活性磨粒的位移和速度，从而提高活性磨粒接触材料表面划痕、毛刺的时间和相互作用，使其更好的去除划痕、毛刺。同时振动的引入会降低活性磨粒的团聚效应，使新的活性磨粒参与抛光过程。

22、进一步，永磁体阵列通过提供稳定的磁通密度区域，扩大抛光区域的磁场范围，在磁场的作用下，磁流变液形成均匀分布的柔性抛光带，该柔性抛光带的磁刷适应牙科正畸托槽试件的形状，实现牙科正畸托槽试件表面抛光的均匀性。

23、进一步，通过磁流变液循环装置用于实现抛光区域活性磨粒的更新和自锐；加工过程中柔性磁刷内磁簇断裂无法保持对原有活性磨粒的夹持力，循环装置补充新的磁流变液流动过程中，原有磨粒被冲刷流入循环装置，补充的新磨粒参与抛光，并带走去除的磨屑，实现抛光区域活性磨粒的更新和自锐，同时对加工区域进行流动散热。

24、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的有益效果为：激光照射在抛光区域入口处，调整了磁流变液的温度场，在温度场的作用下，磁流变液的粘度下降，减弱了入口处磁流变液的积聚行为，加快了磁流变液的更新，提高了抛光效率。振动电机的设置通过偏心旋转质量块的方式提供振动。这种振动能够使活性磨粒的加工力均匀分布，更有效地处理过于粗糙或毛刺过多的托槽表面，同时防止表面过度损伤，提高抛光的精度。永磁体阵列的设置能够提供稳定的磁通密度区域，扩大抛光区域的磁场范围。在磁场的作用下，磁流变液形成均匀分布的柔性抛光带，该柔性抛光带的磁刷能够更好地适应托槽的形状，从而实现托槽表面抛光的均匀性。托槽夹具的设置可以稳定夹持牙科正畸托槽，有效地保护正畸托槽基板底部免受抛光影响，同时未妨碍槽沟和槽翼接受磁流变液的抛光。磁流变液循环装置的设置实现了抛光区域活性磨粒的更新和自锐，提高了磁流变液的利用率。该装置结构简单且整体规模较小，可以同时进行多工位的加工。

技术特征：

1.一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，包括：工作主轴(1)、托槽夹具(2)、外壳(4)、底座(7)，托槽夹具(2)通过延长杆与工作主轴(1)螺纹连接；其特征在于，该装置还包括抛光槽(3)、振动电机平台(5)、磁流变液循环装置(6)、激光器(8)；

2.根据权利要求1所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，其特征在于，所述减震杆为柱状橡胶减震装置。

3.根据权利要求1所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，其特征在于，所述托槽夹具(2)包括：环形可拆卸挡板(201)、弹性片(202)、牙科正畸托槽试件(203)；其中，托槽夹具(2)底部外圈为环形可拆卸挡板(201)，托槽夹具(2)沟槽上方设有弹性片(202)，牙科正畸托槽试件(203)沿沟槽方向安装，沟槽壁与牙科正畸托槽试件(203)的试件基板过盈配合，弹性片(202)安装在试件基板上方。

4.根据权利要求1所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，其特征在于，所述抛光槽(3)包括：凹形槽口(301)、回流通道(302)、出液通道(303)、抛光槽出液接口(304)、圆柱永磁体阵列(305)、抛光槽回流接口(306)；所述回流通道(302)承接在凹形槽口(301)内侧，出液通道(303)安装在回流通道(302)相对侧；

5.根据权利要求4所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，其特征在于，所述圆柱永磁体阵列(305)包括垂直永磁体(30501)、平行永磁体(30502)、倾斜永磁体(30503)；垂直永磁体(30501)按垂直工作平面设置，平行永磁体(30502)按平行工作平面设置，倾斜永磁体(30503)与工作平面形成45°和135°的夹角，外圈垂直永磁体(30501)、平行永磁体(30502)和两个倾斜永磁体(30503)形成海尔贝克阵列，内圈由垂直永磁体(30501)和平行永磁体(30502)按图示排列组成，形成稳定高效的工作磁场作用于抛光区域，全部永磁体嵌入圆柱永磁体阵列(305)内，圆柱永磁体阵列(305)嵌入抛光槽(3)底部。

6.根据权利要求1所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，其特征在于，所述振动电机平台(5)包括：偏心旋转质量块(50101)、第一固定螺钉(50102)、第二固定螺钉(50103)、第三固定螺钉(50104)、直流电机(50105)、外部平台(502)；

7.根据权利要求1所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置，其特征在于，所述磁流变液循环装置(6)包括：出液管口(601)、搅拌器(602)、出液软管(602)、循环蠕动泵(604)、硅胶减震杆(605)、回流管口(606)、回流软管(607)；

8.一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光方法，其特征在于，该方法通过权利要求1-7任意一项所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置实现，该方法包括：

9.根据权利要求8所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光方法，其特征在于，永磁体阵列通过提供稳定的磁通密度区域，扩大抛光区域的磁场范围，在磁场的作用下，磁流变液形成均匀分布的柔性抛光带，该柔性抛光带的磁刷适应牙科正畸托槽试件(203)的形状，实现牙科正畸托槽试件(203)表面抛光的均匀性。

10.根据权利要求8所述的用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光方法，其特征在于，通过磁流变液循环装置(6)用于实现抛光区域活性磨粒的更新和自锐；加工过程中柔性磁刷内磁簇断裂无法保持对原有活性磨粒的夹持力，循环装置补充新的磁流变液流动过程中，原有磨粒被冲刷流入循环装置，补充的新磨粒参与抛光，并带走去除的磨屑，实现抛光区域活性磨粒的更新和自锐，同时对加工区域进行流动散热。

技术总结本发明属于医学器材技术领域，公开了一种用于牙科正畸托槽小型多能场复合抛光装置及方法。该方法磁流变液在入口处经激光作用下实现局部温度控制，经磁场形成适应托槽形状的柔性磁刷，在振动场作用下柔性磁刷中活性磨粒与牙科正畸托槽试件表面产生相对运动，实现对材料表面划痕、毛刺的去除。本发明激光照射在抛光区域入口处，调整了磁流变液的温度场，在温度场的作用下，磁流变液的粘度下降，减弱了入口处磁流变液的积聚行为，加快了磁流变液的更新，提高了抛光效率。永磁体阵列的设置能够提供稳定的磁通密度区域，扩大抛光区域的磁场范围。在磁场的作用下实现托槽表面抛光的均匀性。技术研发人员：谷岩,高英桓,林洁琼,刘思麟,奚源,田飞宇,赵文祥,叶清松,赵慧博,徐梓苏,周伟东,高天雨受保护的技术使用者：长春工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11