本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種納米陶瓷手術(shù)刀的刃磨技術(shù)與裝備。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)鋼制一次性手術(shù)刀在使用和加熱消毒時易腐蝕、鈍化，壽命低；金剛石手術(shù)刀加工工藝復(fù)雜，透明，操作困難，價格昂貴。納米陶瓷手術(shù)刀刃口鋒利，無磁，無毒，無靜電，壽命長，防腐蝕，具有生體組織相容性，精度高，刀口可快速愈合，術(shù)后無明顯切痕，易于操作，可在高溫下使用，且能夠多次重復(fù)使用，永不磨損，成本適中。在眼科、整形科、血管手術(shù)、顯微外科、神經(jīng)外科、植皮手術(shù)等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用前景。但是納米陶瓷硬度極高，雖然韌性較普通陶瓷提高很多，但較普通手術(shù)刀的cr6材質(zhì)而言，韌性仍很低，在對刃口磨削時極易發(fā)生崩刃，因此傳統(tǒng)加工方法成品率很低，致使納米陶瓷手術(shù)刀價格很高。本發(fā)明將elid磨削技術(shù)用于制備納米陶瓷手術(shù)刀，自行研制刃磨夾具，對納米陶瓷手術(shù)刀的表面質(zhì)量、刃口半徑進行加工，成功制備出合格的納米陶瓷弧形刃手術(shù)刀，并實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)手術(shù)刀一般用3cr13和4cr13馬氏體不銹鋼以及9cr18不銹彈簧鋼等制造，其制造工藝方法是采用鍛壓方法進行批量生產(chǎn)；但是納米陶瓷手術(shù)刀硬度較高，脆性較大，因此傳統(tǒng)納米陶瓷手術(shù)刀的制造方法不適于生產(chǎn)納米陶瓷手術(shù)刀。

傳統(tǒng)磨削方法在磨削納米陶瓷手術(shù)刀時存在如下一些缺點：

易崩刃。由于磨床主軸旋轉(zhuǎn)精度較低，進給速度不平穩(wěn)，磨削加工時砂輪對刃口的沖擊會造成刃口崩刃。

精度低。表面粗糙度達到ra0.2μm,刃口半徑1.3-2.5μm。

效率低。由于采用通用夾具，每次只能磨削一個手術(shù)刀，因此磨削效率低。

成品率低。普通磨削方法對刃口的沖擊造成崩刃，刀具成品率較低，成本很高。

在普通夾具上只能磨削直刃手術(shù)刀，對弧形刃手術(shù)刀不能磨削。

由于傳統(tǒng)磨削方法存在易崩刃、效率低、成本高等缺點，因此為解決上述問題，提出用在線電解磨削技術(shù)（elid，electrolyticin-processdressing）加工手術(shù)刀刃口，由于elid磨削砂輪表面覆蓋一層氧化膜，該氧化膜有效的隔離了機床主軸的振動，因此避免了振動對刃口的沖擊，有效解決了刃口崩刃問題，提高了納米陶瓷手術(shù)刀的成品率。同時氧化膜本身富含α-氧化鐵拋光劑，具備拋光作用，能進一步提高刃口磨削精度，利用elid磨削技術(shù)實現(xiàn)了高精度刃磨，刃口半徑達到200nm，刃口粗糙度達到6nm。并自行設(shè)計制造一套工藝裝備，同時滿足高效率要求，利用該套工藝裝備，一套設(shè)備一次裝夾能同時刃磨18-36個手術(shù)刀，因此能夠大幅降低納米陶瓷手術(shù)刀制作成本。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

首先利用自制的超聲加工工具在超聲加工設(shè)備上加工圖1中手術(shù)刀的安裝槽。并粗磨手術(shù)刀兩側(cè)面，用來刃磨時實現(xiàn)預(yù)定位。

其次將手術(shù)刀用電阻爐預(yù)熱200-300℃，一側(cè)面涂固定膠，并安裝在圖2定位夾具上，靠手術(shù)刀的安裝槽和定位夾具上的和手術(shù)刀安裝槽相配合的凸緣實現(xiàn)預(yù)定位，將手術(shù)刀涂膠的一側(cè)壓緊在定位夾具的端面上，使之粘接緊固，并用風(fēng)機吹干、降溫至室溫。

第三，將安裝有手術(shù)刀的定位夾具安裝在圖3所示的自制刃磨夾具上，安裝時注意手術(shù)刀弧形一側(cè)面向轉(zhuǎn)臺外緣，并和轉(zhuǎn)臺外緣相切。該夾具由轉(zhuǎn)臺和正弦臺組成，轉(zhuǎn)臺用來實現(xiàn)磨削時弧形刃口的旋轉(zhuǎn)進給要求，正弦臺則實現(xiàn)了刃磨刃口的角度調(diào)整。因此該夾具滿足了同時磨削刃口弧度和角度的要求，較好的實現(xiàn)了弧形手術(shù)刀的刃口刃磨。另外，在轉(zhuǎn)臺圓周上能夠同時布置18-36個手術(shù)刀定位夾具（視手術(shù)刀的型號、大小而定），每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，能加工18-36個手術(shù)刀的刃口，因此實現(xiàn)了手術(shù)刀的中小批生產(chǎn)，提高加工效率，降低制造成本。

第四，將刃磨夾具安裝在elid平面磨床上，用底部的緊固螺釘緊固，如果機床有磁力吸盤，則不需緊固。開動機床，進行刃口一側(cè)的刃磨，轉(zhuǎn)臺夾具每轉(zhuǎn)20°(沿轉(zhuǎn)臺圓周均布18個手術(shù)刀)或10°（沿轉(zhuǎn)臺圓周均布36個手術(shù)刀）則完成一個手術(shù)刀的刃磨，轉(zhuǎn)動一周后，全部手術(shù)刀刃磨完畢。

第五，刃磨刃口一側(cè)后，將定位夾具卸下，在電阻爐上加熱，待膠熔化后，拿下手術(shù)刀，在乙醇溶液中清洗干凈、風(fēng)干后，在手術(shù)刀另一側(cè)涂膠，并粘貼在定位夾具上，然后將定位夾具再安裝到刃磨夾具轉(zhuǎn)臺上，進行手術(shù)刀的另一側(cè)刃口的刃磨。由于第四步已經(jīng)刃磨了對側(cè)刃口，因此在磨削另一側(cè)時，刃口變薄，而且另一側(cè)懸空，沒有支撐，極易造成刃口崩刃。此時需要在刃口懸空一側(cè)加上如圖4所示的輔助楔塊，該楔塊外形和手術(shù)刀相同，也是利用手術(shù)刀安裝槽實現(xiàn)安裝定位，在刃口部位的角度與手術(shù)刀相反，從而增加刃口支撐，能夠有效避免崩刃。

在本發(fā)明中，納米陶瓷手術(shù)刀定位夾具是利用手術(shù)刀安裝槽和夾具上的凸緣配合，實現(xiàn)定位。夾具上凸緣的形狀、尺寸隨手術(shù)刀的安裝槽形式變化，因此不同的手術(shù)刀要有不同的定位凸緣。圖2所示只是其中一種，當(dāng)凸緣變化為其他形式，也能實現(xiàn)定位。

本發(fā)明中，納米陶瓷手術(shù)刀刃磨夾具的運動實現(xiàn)是靠正弦臺和轉(zhuǎn)臺的組合，圖示正弦臺只是自制的非常簡單的一種，換成其他正弦臺也能夠?qū)崿F(xiàn)。刃口輔助支撐采用的楔塊，根據(jù)刃口形式和角度有不同的形式，比如直線刃的刃口，楔塊需是直線形狀，弧形刃的刃口，根據(jù)弧度的大小，相應(yīng)的調(diào)整楔塊的弧度，圖4所示的楔塊只是其中一種。

實現(xiàn)本發(fā)明一種納米陶瓷手術(shù)刀elid磨削裝置，其完整的elid磨削工藝路線以及工藝參數(shù)、電解修銳參數(shù)，其中elid磨削工藝路線如下：

1）首先，對elid磨削系統(tǒng)進行預(yù)電解30分鐘，保證砂輪電解均勻，表面形成均勻一致的氧化膜。

2）粗磨納米陶瓷手術(shù)刀刀體兩側(cè)面，做為定位基準(zhǔn)；

先磨削刀體一側(cè)面，然后翻轉(zhuǎn)，磨削另一側(cè)面。磨削參數(shù)：磨床主軸轉(zhuǎn)速1500r/min，磨削深度0.01mm，進給速度300mm/min。砂輪選擇：鐵基金剛石砂輪，粒度w40。電解修銳參數(shù)：電壓120v，電流50a-2a，脈沖50μs，脈間50μs.電解液型號：hdmy50

3）粗磨納米陶瓷手術(shù)刀刃口刀面；

將磨好定位基準(zhǔn)的納米陶瓷手術(shù)刀粘接固定在專用工裝上，輕搖轉(zhuǎn)臺進給手柄，進行緩慢圓周進給，圓周進給速度200mm/min，磨削深度0.005mm，砂輪速度1500r/min，電解修銳參數(shù)：砂輪選擇：鐵基金剛石砂輪，粒度w40。電解修銳參數(shù)：電壓120v，電流50a-2a，脈沖50μs，脈間50μs.電解液型號：hdmy50

4）精磨納米陶瓷手術(shù)刀刃口刀面；

粗磨后，刃口一側(cè)刀面大部分磨削余量已經(jīng)去除，精磨工序是為了去除上道工序的較大的切削劃痕，以及表面缺陷，進一步提高表面質(zhì)量，減少表面殘余應(yīng)力。工藝參數(shù)：圓周進給速度100mm/min，磨削深度0.002mm，砂輪速度1500r/min，電解修銳參數(shù)：砂輪選擇：鐵基金剛石砂輪，粒度w10。電解修銳參數(shù)：電壓90v，電流10a-2a，脈沖40μs，脈間40μs.電解液型號：hdmy50

5）超精密磨削納米陶瓷手術(shù)刀刃口刀面；

精磨后，手術(shù)刀刃口一側(cè)刀面基本成型，超精密磨削工序是為了去除上道工序的較深的切削劃痕，改善表面粗糙度，降低表面參與應(yīng)力。工藝參數(shù)：圓周進給速度80mm/min，磨削深度0.001mm，砂輪速度1500r/min，電解修銳參數(shù)：砂輪選擇：鐵基金剛石砂輪，粒度w1。電解修銳參數(shù)：電壓60v，電流2a-0.2a，脈沖20μs，脈間20μs.電解液型號：hdmy50

6）翻轉(zhuǎn)納米陶瓷手術(shù)刀，重新粘接手術(shù)刀，磨削另一側(cè)刃口刀面；

此工序需要重復(fù)工序3、工序4）、工序5）。

7）刃口磨削完成后，精磨磨削刀體一側(cè)面；

將納米陶瓷手術(shù)刀粘接在超精密平板上，固定在elid磨削系統(tǒng)的磁力吸盤上，精磨手術(shù)刀刀體的一側(cè)面。工藝參數(shù)：進給速度100mm/min，磨削深度0.002mm，砂輪速度1500r/min，電解修銳參數(shù)：砂輪選擇：鐵基金剛石砂輪，粒度w10。電解修銳參數(shù)：電壓90v，電流10a-2a，脈沖40μs，脈間40μs.電解液型號：hdmy50

8）超精密磨削納米陶瓷手術(shù)刀刀體一側(cè)面。

精磨后的納米陶瓷手術(shù)刀，其刀體一側(cè)的厚度尺寸已經(jīng)基本符合要求，超精密磨削工序的目的是為了去除上道工序的較大的切削劃痕，改善表面粗糙度，降低表面殘余應(yīng)力。工藝參數(shù)：進給速度80mm/min，磨削深度0.001mm，砂輪速度1500r/min，電解修銳參數(shù)：砂輪選擇：鐵基金剛石砂輪，粒度w1。電解修銳參數(shù)：電壓60v，電流2a-0.2a，脈沖20μs，脈間20μs.電解液型號：hdmy50

9）翻轉(zhuǎn)納米陶瓷手術(shù)刀，粘接固定后精密磨削刀體另一側(cè)面；

重復(fù)工序7）。

10）超精密磨削納米陶瓷手術(shù)刀刀體另一側(cè)面。

重復(fù)工序8）。

11）拋光

已經(jīng)完成刀體兩側(cè)面、刃口兩側(cè)面磨削的納米陶瓷手術(shù)刀，其邊、角比較尖銳，需要手工拋光邊角鋒銳的地方，進行鈍化處理。

12）包裝、檢測

對成品納米陶瓷手術(shù)刀進行檢測，用原子力顯微鏡測量表面粗糙度及刃口半徑，因成品納米陶瓷手術(shù)刀極薄，性脆，需要妥善保管，因此需要用專用包裝，包裝好后保存。

納米陶瓷手術(shù)刀elid磨削工藝參數(shù)、電解參數(shù)如表1、表2、表3所示。

表1納米陶瓷手術(shù)刀粗磨工藝參數(shù)

表2納米陶瓷手術(shù)刀精磨工藝參數(shù)

表3納米陶瓷手術(shù)刀超精磨工藝參數(shù)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明納米陶瓷手術(shù)刀刃磨技術(shù)與裝備帶來的有益效果：

用本發(fā)明提供的elid磨削技術(shù)的工藝參數(shù)、電解參數(shù)、電解磨削液配方，成功制造了納米陶瓷手術(shù)刀，具有下列優(yōu)點：

1、高精度：由于采用elid磨削技術(shù)，實現(xiàn)納米陶瓷手術(shù)刀的高精度刃磨，表面粗糙度達到6nm，刃口半徑達到200nm。

2、高效率：采用自制刃磨夾具提高磨削效率18-36倍，該夾具適于納米陶瓷手術(shù)刀的中小批生產(chǎn)。

3、低成本：由于采用刃口側(cè)面支撐技術(shù)，避免了刃磨另一側(cè)刃口時崩刃，因此成品率大大提高，制造成本顯著降低。

4、本發(fā)明提供了一套完整的工藝路線與工藝參數(shù)、電解修銳參數(shù)；

5、本發(fā)明所用的砂輪為金屬結(jié)合劑，磨粒為金剛石或氧化鋁，砂輪表面電解后形成均勻的氧化膜，能夠減緩珩磨振動，沖擊，避免磨削表面刮傷、燒傷，有助于磨削表面精度與質(zhì)量的提高；

6、本發(fā)明提供了一套適于弧形納米陶瓷手術(shù)刀刃口刃磨的專用工裝，能夠避免刃口崩刃、斷裂，實現(xiàn)對納米陶瓷手術(shù)刀刃口的精密磨削。

附圖說明

圖1納米陶瓷手術(shù)刀設(shè)計圖

圖2手術(shù)刀定位夾具效果圖（納米陶瓷手術(shù)刀刀墊如圖2所示）

圖3納米陶瓷手術(shù)刀刃磨夾具效果圖

圖4刃口輔助支撐楔塊效果圖

圖5納米陶瓷手術(shù)刀表面粗糙度原子力顯微鏡檢測圖片

圖6納米陶瓷手術(shù)刀刃口半徑原子力顯微鏡檢測圖片

具體實施方式：

下面參照附圖對本發(fā)明的最佳實施方式加以說明：

實施例一：

上述elid磨削工藝與裝備制造納米陶瓷手術(shù)刀，是典型的常用的方式。具體實施時，可以將一些工序加以合并，以提高效率，節(jié)約工時。下列工藝流程供參考：

1，粗磨納米陶瓷手術(shù)刀兩側(cè)面，減薄到0.8mm。。

2，粗精磨納米陶瓷手術(shù)刀刃口，一側(cè)合格。

3，翻轉(zhuǎn)粗精磨納米陶瓷手術(shù)刀刃口，另一側(cè)合格。

4，精磨、超精密磨削納米陶瓷手術(shù)刀兩側(cè)面，減薄到0.3mm。

5，拋光納米陶瓷手術(shù)刀，尖邊倒鈍。

6，檢測，包裝。

經(jīng)過上述的elid磨削工藝制造的納米陶瓷手術(shù)刀的表面粗糙度及刃口半徑用原子力顯微鏡檢測，測試結(jié)果如圖5、圖6所示。圖5顯示納米陶瓷手術(shù)刀刀刃表面粗糙度ra0.006μm，圖6顯示納米陶瓷手術(shù)刀刃口半徑為0.25μm。其中表面粗糙度用來衡量手術(shù)刀的磨削表面精度，而刃口半徑用來表征手術(shù)刀的刃口鋒利度。由此可知，納米陶瓷手術(shù)刀的表面粗糙度達6nm，納米陶瓷手術(shù)刀刃口半徑達250nm。而參考“中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（yy0293一1997）”《無菌手術(shù)刀片》中規(guī)定了普通不銹鋼手術(shù)刀的表面粗糙度為0.4μm，可見用我們的技術(shù)與裝備刃磨的納米陶瓷手術(shù)刀已經(jīng)遠遠超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。