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(duì)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(fù)雜、加工難度大、生產(chǎn)成本高等問(wèn)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(guò)程迅速等特點(diǎn)，可以有效地彌補(bǔ)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(chǎng)，分析了激光功率和掃描速度對(duì)溫度場(chǎng)

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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(duì)醫(yī)用微型鉆頭毛坯進(jìn)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(guò)程，分析了轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對(duì)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(jìn)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(shí)的平均值隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小，隨著進(jìn)給速度的增加而增大。選擇了鉆削皮質(zhì)骨時(shí)的合理鉆削參數(shù)范圍。
　　實(shí)驗(yàn)研究了醫(yī)用微型鉆頭鉆削皮質(zhì)骨時(shí)的鉆削性能，對(duì)鉆削過(guò)程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，整個(gè)鉆削過(guò)程切屑排出順暢，沒(méi)有出現(xiàn)由于所制備的醫(yī)用微型鉆頭未進(jìn)

4、行螺旋槽磨削加工而影響排屑的現(xiàn)象;當(dāng)鉆削用量為轉(zhuǎn)速600r/min、進(jìn)給速度40mm/min時(shí)，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(shí)的平均值為41N，鉆削溫度和軸向鉆削力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果隨鉆削時(shí)間的變化趨勢(shì)是一致的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的差別較小，驗(yàn)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