陶瓷人工髋关节球超精密磨削加工微观纹理形成规律

作     者：宫虎 陈芳琪 王涛 倪皓 孙艺嘉 GONG Hu;CHEN Fang-qi;WANG Tao;NI Hao;SUN Yi-jia

作者机构：天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2019年第27卷第9期

页      面：1926-1934页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然基金面上项目(No.51575386) 

主　　题：超精密加工 陶瓷髋关节球 磨削 旋转超声加工 

摘      要：陶瓷髋关节球是人工髋关节置换手术中重要的零件之一。为了实现对陶瓷髋关节球高效、高质量的加工,搭建了旋转超声辅助展成球面磨削装置。首先,介绍了旋转超声辅助球面磨削加工的基本原理。接着,针对装置的运动特性建立了磨粒运动学轨迹方程。结合运动学方程,对加工状态下的磨粒进行了运动学轨迹分析,深入研究了球面微观纹理的成形规律。最后,进行了超声辅助磨削陶瓷人工髋关节球实验。实验结果表明,在刀具转速为3 000 r/min,工件转速为2 011 r/min的加工条件下,面粗糙度平均值为96 nm,线粗糙度平均值为56 nm。当陶瓷球转速和砂轮转速互为质数时,球面表面的纹理分布更加均匀,这为加工参数的优化提供了重要的理论依据。