醫(yī)用微型鉆頭的選區(qū)激光熔化成形工藝與鉆削性能研究.pdf

1、醫(yī)用微型鉆頭作為外科手術(shù)中最重要的醫(yī)療器械之一，對手術(shù)質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。而現(xiàn)有的醫(yī)用微型鉆頭制備技術(shù)普遍存在制備工藝復雜、加工難度大、生產(chǎn)成本高等問題。激光增材制造技術(shù)具有材料利用率高、流程短、自由成型制造和制造過程迅速等特點，可以有效地彌補現(xiàn)有醫(yī)用微型鉆頭制備技術(shù)的不足。因此，本文研究了醫(yī)用微型鉆頭的選區(qū)激光熔化成形工藝、磨削工藝和鉆削性能。
　　仿真研究了微型器件的選區(qū)激光熔化成形溫度場，分析了激光功率和掃描速度對溫度場

2、的影響規(guī)律。結(jié)果表明，粉末層最高溫度、熔池最大半寬度和深度隨著掃描速度的增加而減小，隨著激光功率的增加而增大，實現(xiàn)了對特定熔池尺寸下的合理工藝參數(shù)范圍的選擇。
　　研究了醫(yī)用微型鉆頭的選區(qū)激光熔化成形工藝和精密磨削工藝。采用選區(qū)激光熔化技術(shù)制備出了醫(yī)用微型鉆頭毛坯。對醫(yī)用微型鉆頭毛坯進行了磨削加工，提出了后刀面磨削、橫刃修磨和鉆徑磨削的新刃磨工藝，制備出了符合技術(shù)要求的直徑為Φ3mm的醫(yī)用微型鉆頭。
　　仿真研究了醫(yī)用微型鉆

3、頭鉆削皮質(zhì)骨的鉆削過程，分析了轉(zhuǎn)速和進給速度對鉆削溫度和軸向鉆削力的影響規(guī)律。結(jié)果表明，皮質(zhì)骨鉆削溫度的最大值隨著轉(zhuǎn)速的增加而升高，隨著進給速度的增加而降低;醫(yī)用微型鉆頭的軸向鉆削力在穩(wěn)定階段時的平均值隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小，隨著進給速度的增加而增大。選擇了鉆削皮質(zhì)骨時的合理鉆削參數(shù)范圍。
　　實驗研究了醫(yī)用微型鉆頭鉆削皮質(zhì)骨時的鉆削性能，對鉆削過程進行了分析。結(jié)果表明，整個鉆削過程切屑排出順暢，沒有出現(xiàn)由于所制備的醫(yī)用微型鉆頭未進

4、行螺旋槽磨削加工而影響排屑的現(xiàn)象;當鉆削用量為轉(zhuǎn)速600r/min、進給速度40mm/min時，皮質(zhì)骨的鉆削溫度最大值為43℃，醫(yī)用微型鉆頭的軸向鉆削力在穩(wěn)定階段時的平均值為41N，鉆削溫度和軸向鉆削力的實驗結(jié)果與仿真結(jié)果隨鉆削時間的變化趨勢是一致的，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果的差別較小，驗證了有限元仿真結(jié)果的有效性。
　　研究了醫(yī)用微型鉆頭的鉆孔質(zhì)量和鉆頭磨損情況。結(jié)果表明，醫(yī)用微型鉆頭的鉆孔質(zhì)量較高，除了孔出口存在少量毛刺外，孔入口和