一种生物力学制备骨骼样本的磨床制造技术

本发明专利技术公开了一种生物力学制备骨骼样本的磨床，其特征在于，磨床包括基座(1)、第一模组导轨总成(10)、第二模组导轨总成(7)、第三模组导轨总成(2)、高脚支架(3)、安装板(4)、联轴器(5)、传动杆(6)、砂条夹具(8)、砂条(9)、锁止滑块(11)、导轨(12)、样本夹具(13)、支撑板(14)和控制装置；本发明专利技术采用特殊砂条对生物骨骼进行研磨得到最终样本，砂条的硬度远小于常用的机械加工刀具，精度较高的砂条能保证骨骼样本表面尽量光滑无毛刺，保证试验结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种生物力学制备骨骼样本的磨床
本专利技术主要涉及一种生物力学试验装置，尤其涉及一种制备生物骨骼小样本的微型磨床。
技术介绍
获得生物组织的力学性能和材料参数对于研究人工组织、拟人替代品或开发有限元模型具有重要的价值。为了获得人体或动物组织材料的力学性能，需要对样本进行譬如弯曲或拉伸试验，然后借助材料参数反求方法计算出材料参数，在试验过程中样本的获取方式及其质量好坏决定了试验数据是否准确。目前在生物力学领域中常用的骨骼样本大多比较小，甚至厚度小于1mm，样本的质量很容易受到装置本身的影响。因此，有必要开发一种制备生物骨骼小样本的微型磨床，为损伤生物力学提供更加精确的材料参数，促进该领域的发展。目前，在生物力学领域大多采用猪骨、牛骨或羊骨等来制备生物骨骼样本，样本大多采用手工加工的方式，这就导致样本可能产生厚薄不均、表面不平整、表面损伤、样本间差异大等不良现象，样本制备的劳动强度也比较大。同时，力学试验往往需要大量的生物样本，手工的方式效率不高，加大了试验的难度。开发一种用于生物力学制备骨骼样本的磨床，将能够大大改善已有的不良现状。相对于常规机械材料，生物组织的特殊性决定了制备生物样本时也不同于常规机械材料，具体体现在如下几点：1、生物样本相对于机械材料要软的多，传统的加工方法会损坏样本。机械材料常采用铣削等加工方法，所用刀具很硬，生物材料采用传统的加工方法时表面会产生较大的划痕，利用此样本进行试验时无法得到准确的试验数据，对之后的生物力学研究会带来较大的影响。2、生物骨骼材料主要成分是矿物质和蛋白质，相对于机械材料来说性能很不稳定。常用的机械方法加工机械材料时会产生大量的热，进行生物样本制备时如果速度过快同样会产生热，使生物材料的性能发生改变，影响其试验结果。因此，要求加工装置在进行样本制备时磨削的速度不能过快。3、目前研究中的生物骨骼材料样本一般较小，精度要求较高。制备时如果操作或者进给控制不当，加工出来的样本无法使用，这就要求加工装置运行平稳，有较高的精度且操控容易。4、由于生物骨骼样本的差异化，必须使用较多的样本开展相同的试验，利用统计学方法得到样本的力学参数。因此要求加工装置能够一次性制作多个样本，加工效率较高。同时要求多个样本在几何和加工方法上尽可能一致，以消除样本几何和加工方法造成的计算误差，因此需要一批次加工多个样本。目前，可查用于制备生物骨骼小样本的装置几乎没有，随着损伤生物力学在国内的发展，亟需一种用于生物力学制备骨骼样本的磨床。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生物力学制备骨骼样本的磨床，能够缩短制备时间，同时提高骨骼样本的加工精度以得到更准确的试验数据。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于生物力学制备骨骼样本的磨床，其特征在于，磨床包括基座、第一模组导轨总成、第二模组导轨总成、第三模组导轨总成、高脚支架、安装板、联轴器、传动杆、砂条夹具、砂条、锁止滑块、导轨、样本夹具、支撑板和控制装置；导轨由导轨滑轨和导轨滑块组成，导轨通过紧固件固定到基座上；样本夹具下部带螺纹孔，通过螺栓固定到支撑板上，支撑板两端分别钻有小孔，通过螺栓固定到带螺纹孔的导轨滑块上，使得样本夹具能随导轨滑块同步沿导轨滑轨在前后方向来回运动，并通过与铝型材配合的锁止滑块固定导轨滑块的位置；两块安装板通过铝型材紧固件固定到基座上，安装板上还钻有螺纹孔，用来安装两对高脚支架；第一模组导轨总成和第三模组导轨总成通过螺栓分别安装到每对高脚支架上,保持等高；第二模组导轨总成同样通过一对高脚支架与第一模组导轨滑块和第三模组导轨滑块连接，使得第二模组导轨总成能够相对垂直于第一模组导轨总成和第三模组导轨总成上下运动；将联轴器分别安装到第一模组导轨输入端和第三模组导轨输入端上，两者之前通过一根传动杆并联，保证第一和第三模组导轨能同步运转；第一模组导轨总成和第三模组导轨总成的并联使第一模组导轨滑块和第三模组导轨滑块能够同步上下运动，进而带动与两个滑块固定连接的第二模组导轨总成在上下方向平动；结合第二模组导轨总成带动砂条左右平动，三个模组导轨控制了砂条在上下和左右方向的运动。本专利技术的有益效果：本专利技术采用特殊砂条对生物骨骼进行研磨得到最终样本，砂条的硬度远小于常用的机械加工刀具，精度较高的砂条能保证骨骼样本表面尽量光滑无毛刺，保证试验结果的准确性。本专利技术采用精度较高的两组模组导轨来实现砂条上下和左右的运动，保证砂条在运动过程中的平稳性，通过控制机构来实现砂条往复运动和速度可调，使得到的骨骼小样本更加规整，形状精度得以保证。本专利技术采用了行星齿轮减速器，使得砂条在竖直方向的进给精度进一步提高，保证了样本的尺寸精度。本专利技术采用的分离式夹具，方便加工，降低了制造成本；螺栓滑块的结构降低了样本毛坯夹持的难度；同时样本夹具可以一次性装上多个样本，提高了制备效率。本专利技术将样本夹具固定在与基座相连的滑轨上，方便拉出，易于装夹。附图说明图1是本专利技术的结构立体图；图2是本专利技术的第一模组导轨总成结构立体图；图3是本专利技术的第二模组导轨总成结构立体图；图4是本专利技术的第三模组导轨总成结构立体图；图5是本专利技术样本夹具的爆炸图；图6是本专利技术样本夹具的结构立体图；图7是本专利技术的导轨立体图；其中：1.基座2.第三模组导轨总成3.高脚支架4.安装板5.联轴器6.传动杆7.第二模组导轨总成8.砂条夹具9.砂条10.第一模组导轨总成11.锁止滑块12.滑轨13.样本夹具14.支撑板201.第三模组导轨输入端202.第三模组导轨滑块203.第三模组导轨滑轨204.第三模组导轨输出端701.第二模组导轨输出端702.第二模组导轨滑轨703.第二模组导轨滑块704.第二同步带减速器705.第二模组导轨输入端706.第二步进电机1001.第一模组导轨输出端1002.第一同步带减速器1003.第一模组导轨输入端1004.第一步进电机1005.行星齿轮减速器1006.第一模组导轨滑块1007.第一模组导轨滑轨1201.导轨滑轨1202.导轨滑块1301.第一螺栓1302.夹具从块1303.夹具主体1304.夹具滑块1305.导向销1306.第二螺栓。具体实施方式下面将结合图1至图7对本专利技术的具体技术方案进行详细描述。如图1所示，用于生物力学制备骨骼样本的磨床，包括基座1、第三模组导轨总成2、高脚支架3、安装板4、联轴器5、传动杆6、第二模组导轨总成7、砂条夹具8、砂条9、第一模组导轨总成10、锁止滑块11、导轨12、样本夹具13、支撑板14以及控制部分组成。基座1由铝型材搭建而成，一组导轨12通过铝型材专用紧固件固定到基座1上；导轨12由导轨滑轨1201和导轨滑块1202组成，如图7所示。样本夹具13下部带螺纹孔，通过螺栓固定到支撑板14上，支撑板14两端分别钻有小孔，通过螺栓固定到带螺纹孔的导轨滑块1202上，使得样本夹具13能随滑块1202同步沿滑轨1201在前后方向来回运动，如图1中箭头所示；通过与铝型材配合的锁止滑块11固定导轨滑块1202的位置。两块安装板4通过铝型材紧固件固定到基座1上，其上还钻有螺纹孔，用来安装两对高脚支架3；第一模组导轨总成10和第三模组导轨总成2通过螺栓分别安装到每对高脚支架3上,保持等高；第二模组导轨总成7同样通过一对高脚支架3与第一模组导轨滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物力学制备骨骼样本的磨床，其特征在于，磨床包括基座(1)、第一模组导轨总成(10)、第二模组导轨总成(7)、第三模组导轨总成(2)、高脚支架(3)、安装板(4)、联轴器(5)、传动杆(6)、砂条夹具(8)、砂条(9)、锁止滑块(11)、导轨(12)、样本夹具(13)、支撑板(14)和控制装置；导轨(12)由导轨滑轨(1201)和导轨滑块(1202)组成，导轨(12)通过紧固件固定到基座(1)上；样本夹具(13)下部带螺纹孔，通过螺栓固定到支撑板(14)上，支撑板(14)两端分别钻有小孔，通过螺栓固定到带螺纹孔的导轨滑块(1202)上，使得样本夹具(13)能随导轨滑块(1202)同步沿导轨滑轨(1201)在前后方向来回运动，并通过与铝型材配合的锁止滑块(11)固定导轨滑块(1202)的位置；两块安装板(4)通过铝型材紧固件固定到基座(1)上，安装板(4)上还钻有螺纹孔，用来安装两对高脚支架(3)；第一模组导轨总成(10)和第三模组导轨总成(2)通过螺栓分别安装到每对高脚支架(3)上,保持等高；第二模组导轨总成(7)同样通过一对高脚支架(3)与第一模组导轨滑块(1006)和第三模组导轨滑块(202)连接，使得第二模组导轨总成(7)能够相对垂直于第一模组导轨总成(10)和第三模组导轨总成(2)上下运动；将联轴器(5)分别安装到第一模组导轨输入端(1003)和第三模组导轨输入端(201)上，两者之前通过一根传动杆(6)并联，保证第一和第三模组导轨能同步运转；第一模组导轨总成(10)和第三模组导轨总成(2)并联使第一模组导轨滑块(1006)和第三模组导轨滑块(202)能够同步上下运动，进而带动与两个滑块固定连接的第二模组导轨总成(7)在上下方向平动；结合第二模组导轨总成(7)带动砂条(9)左右平动，三个模组导轨控制了砂条在上下和左右方向的运动。...

【技术特征摘要】
1.一种生物力学制备骨骼样本的磨床，其特征在于，磨床包括基座(1)、第一模组导轨总成(10)、第二模组导轨总成(7)、第三模组导轨总成(2)、高脚支架(3)、安装板(4)、联轴器(5)、传动杆(6)、砂条夹具(8)、砂条(9)、锁止滑块(11)、导轨(12)、样本夹具(13)、支撑板(14)和控制装置；导轨(12)由导轨滑轨(1201)和导轨滑块(1202)组成，导轨(12)通过紧固件固定到基座(1)上；样本夹具(13)下部带螺纹孔，通过螺栓固定到支撑板(14)上，支撑板(14)两端分别钻有小孔，通过螺栓固定到带螺纹孔的导轨滑块(1202)上，使得样本夹具(13)能随导轨滑块(1202)同步沿导轨滑轨(1201)在前后方向来回运动，并通过与铝型材配合的锁止滑块(11)固定导轨滑块(1202)的位置；两块安装板(4)通过铝型材紧固件固定到基座(1)上，安装板(4)上还钻有螺纹孔，用来安装两对高脚支架(3)；第一模组导轨总成(10)和第三模组导轨总成(2)通过螺栓分别安装到每对高脚支架(3)上,保持等高；第二模组导轨总成(7)同样通过一对高脚支架(3)与第一模组导轨滑块(1006)和第三模组导轨滑块(202)连接，使得第二模组导轨总成(7)能够相对垂直于第一模组导轨总成(10)和第三模组导轨总成(2)上下运动；将联轴器(5)分别安装到第一模组导轨输入端(1003)和第三模组导轨输入端(201)上，两者之前通过一根传动杆(6)并联，保证第一和第三模组导轨能同步运转；第一模组导轨总成(10)和第三模组导轨总成(2)并联使第一模组导轨滑块(1006)和第三模组导轨滑块(202)能够同步上下运动，进而带动与两个滑块固定连接的第二模组导轨总成(7)在上下方向平动；结合第二模组导轨总成(7)带动砂条(9)左右平动，三个模组导轨控制了砂条在上下和左右方向的运动。2.根据权利要求1所述的生物力学制备骨骼样本的磨床，其特征在于：第二模组导轨总成(7)包括第二模组导轨输出端(701)、第二模组导轨滑轨(702)、第二模组导轨滑块(703)、第二同步带减速器(704)、第二模组导轨输入端(705)和第二步进电机(706)；第二同步带减速器(704)的输出端通过螺栓连接到第二模组导轨输入端(705)上；第二步进电机(706)通过螺栓连接到第二同步带减速器(704)的输入端；砂条...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠军，邓先攀，杨洁，曹立波，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43