在骨鉆孔過程中,軸向力過大會導致鉆頭斷裂、骨穩(wěn)定性差等問題。引入三尖鉆增加鉆削穩(wěn)定性,使用ABAQUS對三尖鉆鉆削皮質骨進行有限元仿真;通過試驗驗證模型的正確性,使用中心復合設計(CCD)進行仿真試驗設計,通過響應面法得到軸向力的二次回歸方程,研究轉速、進給量和鉆頭直徑對軸向力的影響。該研究為手術中使用三尖鉆提供理論指導,二次回歸方程作為預測模型為手術中控制軸向力提供可能。

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖1三尖鉆結構簡圖

三尖鉆是普通麻花鉆進行適當修磨后形成的,改變主切削刃的切削狀態(tài),縮短橫刃的長度,使鉆芯和兩側形成3個鋒利的刃尖;有定心效果好、鉆孔軸向力小、鉆削溫度低、鉆孔效率高等優(yōu)點,結構如圖1所示。2鉆削有限元模型

圖2鉆削模型

模型的邊界條件即施加力或者約束來控制模型的運動形式。鉆削仿真中需要約束皮質骨模型的6個自由度;鉆頭的運動路徑是沿著Z軸向下進給并繞軸旋轉,由于已經約束鉆頭為剛體且設置參考點,所以對參考點施加Z軸向下進給和繞軸旋轉的運動,同時應約束其他4個自由度�？紤]到鉆削的實際情況,將鉆頭模型和....

圖3試驗設備

為了確定仿真模型的正確性,設計試驗,進行不同轉速下的鉆骨試驗。試驗平臺為YCM-V65A立式加工中心,使用Kistler9257B三向測力儀測量鉆削皮質骨過程中產生的軸向力,試驗設備見圖3。3.2試驗材料與參數(shù)

圖4不同轉速下的軸向力曲線及其誤差(進給量f=0.5mm/s，鉆頭直徑d=4mm)

選用試驗使用的鉆削參數(shù)進行有限元仿真,仿真結果與試驗結果見圖4,在保持進給量和三尖鉆直徑不變的情況下,仿真結果和試驗結果中軸向力都隨著轉速的增加而減少,并且相對誤差在0.9%～2.1%,可以證明模型的正確性。應力云圖是顯示ABAQUS模型應力分布的一種合理方法[5-6]。仿真結果....

本文編號：4003761