一种用于骨科克氏针磨削的砂轮

技术领域

本发明属于砂轮及其制造方法领域，具体涉及一种医疗用的CBN磨削砂轮。

背景技术

1909年德国学者Martin Kirschner首次将克氏针应用于临床，迄今已经有100多年的历史，被誉为骨科“四大发明”之首。虽然接骨板系统和髓内钉系统在创伤骨科内植物中有很大的突破，但是对于特殊部位的骨折而言，简单、实用的克氏针仍占主导地位。目前应用最多的当属儿童骨折的治疗，克氏针具有对骨骺生长影响小、操作方便、可经皮置入等优点。

目前我国对克氏针加工磨削领域还没有专业化的标准，医疗器械行业所使用的传统砂轮，磨削精度不稳定，表面粗糙度差，粘屑现象严重，磨削效率低。由于克氏针本身尺寸小，材质多为不锈钢及钛合金，在磨削加工工艺上，要求砂轮稳定性能好，加工精度高，修整周期长，从而保证磨削效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术加工克氏针时，传统砂轮的稳定性差、加工精度低、硬度和磨削能力不足，难以应用在高速数控磨床上的缺陷，提供一种稳定性好、硬度高、磨削能力强的医用克氏针砂轮及其制造方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种用于骨科克氏针磨削的砂轮，制备方法如下：

1)将陶瓷结合剂粉体与金属钴粉按质量比例9-9.5：1配比制备复合陶瓷金属结合剂；所述陶瓷结合剂粉体按质量分数为：石英砂58-64％，微粉级陶瓷刚玉18-21％，硼矸8-12％，碳酸钠5-15％，碳酸锂4-6％；在研钵中按比例将钴粉与陶瓷结合剂粉混合均匀，备用；

2)将立方氮化硼磨粒进行过筛处理，过筛后粒径取200-220目；

3)将立方氮化硼磨粒与复合陶瓷金属结合剂粉放入三维混料机内，混合3-3.5小时，制作预混料；

4)将3)中制作好的预混料按设计好的单重称量，投入到模具中，在液压机上进行成型处理；

5)将步骤4)制得的坯料放入箱式干燥剂中进行5-5.5小时的，干燥处理；

6)将干燥后的成型坯料放入箱式电阻炉中，在空气气氛下埋石英砂烧结，烧结温度为780℃-785℃，保温1-2小时，得到复合陶瓷金属结合剂砂轮块；

7)将6)中制作成的复合陶瓷金属结合剂砂轮块与钢机体进行粘胶处理，然后放入箱式干燥机中，进行固化处理；

8)将7)中处理过的砂轮进行机械加工，保证精准形状和良好外观。

陶瓷结合剂粉体的粒径为390-400目。

所述钴粉为纯度不小于99.7％的400目颗粒。

步骤3)中，立方氮化硼要加入羧甲基纤维素进行润湿处理，复合陶瓷金属结合剂要先与浓度为30％糊精液预混。

步骤4)中，成型压力为20MPa。

步骤5)中，干燥温度为150℃-160℃。

本发明具有如下优点：

1)金属钴属于铁族金属组分，对磨料立方氮化硼颗粒有较好的亲和性，可改善结合剂与磨料的界面结合，对砂轮起到了很好的增强增韧作用。

2)复合陶瓷金属结合剂在磨削过程中，结合剂对磨料的把持力高，减少过程中磨料过早脱落的现象，自锐性好，去除率高。

具体实施方式

实施例1

本实施例的制作工艺步骤如下：

1)将陶瓷结合剂粉体(粒径400目)与金属钴按质量比例9：1配比制备复合陶瓷金属结合剂。所述陶瓷结合剂粉体按质量分数为：石英砂58％，微粉级陶瓷刚玉21％，硼矸8％，碳酸钠15％，碳酸锂4％；钴粉为纯度不小于99.7％的400目颗粒。在研钵中按比例将钴粉与陶瓷结合剂粉混合均匀，备用。

2)将立方氮化硼磨粒进行过筛处理，过筛后粒径取200目。

3)将立方氮化硼磨粒与复合陶瓷金属结合剂粉放入三维混料机内，混合3小时，制作预混料。立方氮化硼要加入润湿剂，如羧甲基纤维素进行润湿处理，复合陶瓷金属结合剂要先与临时粘结剂预混，临时粘结剂可采用浓度为30-40％糊精液。

4)将3)中制作好的预混料按设计好的单重称量，投入到磨具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa。

5)将成型坯放入箱式干燥剂中进行5.5小时的，干燥处理，干燥温度为160℃。

6)将干燥后的成型坯放入箱式电阻炉中，在空气气氛下埋石英砂烧结，烧结温度为780℃，保温1小时，得到复合陶瓷金属结合剂砂轮块。

7)将6)中制作成的砂轮块与钢机体进行粘胶处理，然后放入箱式干燥机中，进行固化处理。

8)将7)中处理过的砂轮进行机械加工，保证精准形状和良好外观。

实施例2

1)将陶瓷结合剂粉体(粒径400目)与金属钴按质量比例9.5：1配比制备复合陶瓷金属结合剂。所述陶瓷结合剂粉体按质量分数为：石英砂64％，微粉级陶瓷刚玉20％，硼矸10％，碳酸钠10％，碳酸锂5％；钴粉为纯度不小于99.7％的450目颗粒。在研钵中按比例将钴粉与陶瓷结合剂粉混合均匀，备用。

2)将立方氮化硼磨粒进行过筛处理，过筛后粒径取200目。

3)将立方氮化硼磨粒与复合陶瓷金属结合剂粉放入三维混料机内，混合3.5小时，制作预混料。立方氮化硼要加入润湿剂进行润湿处理，复合陶瓷金属结合剂要先与临时粘结剂预混。

4)将3)中制作好的预混料按设计好的单重称量，投入到磨具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa。

5)将成型坯放入箱式干燥剂中进行5小时的，干燥处理，干燥温度为150℃。

6)将干燥后的成型坯放入箱式电阻炉中，在空气气氛下埋石英砂烧结，烧结温度为785℃，保温1小时，得到复合陶瓷金属结合剂砂轮块。

7)将6)中制作成的砂轮块与钢机体进行粘胶处理，然后放入箱式干燥机中，进行固化处理。

8)将7)中处理过的砂轮进行机械加工，保证精准形状和良好外观。

实施例3

1)将陶瓷结合剂粉体(粒径400目)与金属钴按质量比例9.2：1配比制备复合陶瓷金属结合剂。所述陶瓷结合剂粉体按质量分数为：石英砂62％，微粉级陶瓷刚玉18％，硼矸12％，碳酸钠5％，碳酸锂6％；钴粉为纯度不小于99.7％的500目颗粒。在研钵中按比例将钴粉与陶瓷结合剂粉混合均匀，备用。

2)将立方氮化硼磨粒进行过筛处理，过筛后粒径取200目。

3)将立方氮化硼磨粒与复合陶瓷金属结合剂粉放入三维混料机内，混合3小时，制作预混料。立方氮化硼要加入润湿剂进行润湿处理，复合陶瓷金属结合剂要先与临时粘结剂预混。

4)将3)中制作好的预混料按设计好的单重称量，投入到磨具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa。

5)将成型坯放入箱式干燥剂中进行5小时的，干燥处理，干燥温度为155℃。

6)将干燥后的成型坯放入箱式电阻炉中，在空气气氛下埋石英砂烧结，烧结温度为780℃，保温1.5小时，得到复合陶瓷金属结合剂砂轮块。

7)将6)中制作成的砂轮块与钢机体进行粘胶处理，然后放入箱式干燥机中，进行固化处理。

8)将7)中处理过的砂轮进行机械加工，保证精准形状和良好外观。

下表为本发明中3个实施例所制得的砂轮磨克氏针与日本进口的传统砂轮的使用寿命、修整周期及磨削效率对比。

通过上表可见，在磨削克氏针时，本发明的砂轮性能超过了进口砂轮。

本发明的原理：

采用立方氮化硼磨料，过筛后取粒径200目的立方氮化硼颗粒，通过降低磨料粒度，提高克氏针光洁度，减轻磨削划痕，从而降低针尖的粗糙度。

本发明采用纯度不小于99.7％的钴粉，然后在钵体中按配比将钴粉与基础陶瓷结合剂粉体混合均匀，将金属结合剂和陶瓷结合剂的优点加以结合，增强了结合剂对磨粒的把持能力，改善了结合剂与立方氮化硼的界面结合，对磨粒起到了很好的增强增韧作用。同时比传统砂轮磨削的表面质量更好，加工效率更高，本发明的复合陶瓷金属结合剂磨克氏针砂轮的材料去除率高。

本发明加入碳酸钠、碳酸锂作为填充剂，降低磨削热，改善磨削不锈钢材质时粘屑现象。