一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具及其制备方法技术

本发明专利技术属于骨切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具及其制备方法。在刀屑接触区加工出仿蜣螂表面微结构的织构阵列，包括分布于蜣螂头部的半椭球凸包微结构和分布于蜣螂背部的半椭球凹坑微结构，能够降低刀具切削骨材料过程中的切削温度，并使切削过程更加稳定，抑制裂纹产生，提高表面质量。该仿生刀具可广泛应用于骨干切削手术，不仅能够降低切削温度，还能抑制裂纹产生，从而改善骨材料切削表面质量，不对病人造成二次伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具及其制备方法
本专利技术涉及骨切削刀具领域，特别是一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具及其制备方法。
技术介绍
近年来骨质增生、骨坏死、腰椎间盘突出、颈椎病等骨科疾病患者日益增加，在假体植入和矫形外科技术中对骨外科手术的需求与日俱增。骨外科手术中往往需要对骨材料进行修整加工，如在关节置换和骨折修复手术中，需对骨头进行切削加工，才能满足人工关节和固定钢板的安装匹配的要求。骨材料切削加工的核心技术之一是切削刀具的设计与制造。而采用传统刀具对骨材料进行切削过程中，容易对骨周围组织、血管以及神经组织带来机械和热损伤。特别是当切削温度达到55℃并且持续30s时，骨细胞会严重的坏死；此外，切削过程中容易产生裂纹从对已受损骨骼、周围的骨组织和神经再次造成伤害，阻碍病人术后恢复。目前，为了提高骨切削手术的可靠性，采取的方法主要包括两个方面：刀具几何尺寸设计和切削工艺参数优化。近些年来，仿生学的研究显示，将具有特殊功能的生物表面微观结构加工到刀具表面上，使刀具在切削加工时实现特殊功能，引起了国内外学术界和产业界的极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，包括刀具本体，该刀具本体设有刀屑接触区，其特征在于：该刀屑接触区设有点阵结构，其包括若干半椭球凸包和若干半椭球凹坑，该若干半椭球凸包和若干半椭球凹坑交错排列在刀屑接触区。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，包括刀具本体，该刀具本体设有刀屑接触区，其特征在于：该刀屑接触区设有点阵结构，其包括若干半椭球凸包和若干半椭球凹坑，该若干半椭球凸包和若干半椭球凹坑交错排列在刀屑接触区。


2.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述半椭球凸包为椭圆旋成体，旋转轴线为椭圆旋成面长轴，其椭圆旋成面长轴为143.2-183.9μm，短轴为55.2-94.7μm。


3.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述半椭球凸包的椭圆旋成面长轴延长线与切削横刃夹角为0°-90°，相邻半椭球凸包横向间距为155.1-201.4μm，纵向间距为88.4-133.6μm，高度值同半椭球凸包椭圆旋成面半短轴长度，为27.6-47.35μm。


4.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述半椭球凹坑为椭圆旋成体，旋转轴线为椭圆旋成面长轴，其椭圆旋成面长轴为60.5-115.8μm，椭圆短轴为35.6-85.8μm。


5.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述半椭球凹坑的椭圆旋成面长轴延长线与切削横刃夹角为0°-90°，相邻半椭球凹坑横向间距为155.1-201.4μm，纵向间距为88.4-133.6μm，深度值同半椭球凹坑椭圆旋成面半短轴长度，为17.8-42.9μm。


6.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述半椭球凹坑与相邻所述半椭球凸包等间距排列，其横向间距为77.55-100.7μm，纵向间距为44.2-66.8μm。


7.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述刀具本体为铣刀或钻头。


8.一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：连云崧，游昌堂，谢超平，周伟，褚旭阳，张田园，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35