论文标题：Machinability of ultrasonic vibration-assisted micro-grinding in biological bone using nanolubricant

期刊： Frontiers of Mechanical Engineering

作者：Yuying YANG, Min YANG, Changhe LI, Runze LI, Zafar SAID, Hafiz Muhammad ALI, Shubham SHARMA

发表时间：15 Mar 2023

DOI：10.1007/s11465-022-0717-z

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青岛理工大学李长河研究团队在《Frontiers of Mechanical Engineering》2023年18卷第1期发表了题为“Machinability of ultrasonic vibration-assisted micro-grinding in biological bone using nanolubricant”的研究论文。文章创新性地提出了一种超声振动辅助纳米流体射流冷却（U-NJMC）的微磨削新工艺，研究其在生物骨微磨削中的加工性能，为临床手术微磨削提供技术支持。

通过搭建U-NJMC微磨削骨手术实验平台，包括轴向超声振动系统和 NJMC系统，可实时测量磨削力和温度，选用200#金刚石磨具和牛胫骨密质骨作为实验材料，以生理盐水为基液，SiO₂纳米颗粒为添加剂，添加PEG400作为表面分散剂制备纳米流体。设置干磨、滴灌、超声振动（UV）、微量润滑（MQL）、NJMC和U-NJMC六种磨削工艺，保持其他加工参数不变。

结果显示，骨组织是各向异性材料，横截面磨削力最大，侧面次之，表面最小。这是因为不同方向的骨结构和受力方式不同。与干磨相比，使用磨削液或超声波振动（UV）均可降低磨削力，U-NJMC微磨削的磨削力最小，其摩擦系数和比磨削能也最低，润滑效果最佳。干磨温度最高，U-NJMC温度最低。UV和NJMC能降低温度，U-NJMC结合两者优势，显著增强冷却介质的对流传热能力，降低磨削温度。

通过六种不同工况的磨削实验，测量并对比了磨削力、摩擦系数、比磨削能和磨削温度。结果表明，U-NJMC在降低磨削力和温度方面效果显著，为骨科手术中微磨削技术的应用提供了新的技术参考。

关键词

微研磨；生物骨；超声波振动（UV）；纳米流体射流冷却（NJMC）；研磨力；研磨温度

引用

Yuying YANG（杨玉莹）, Min YANG（杨敏）, Changhe LI（李长河）, Runze LI（李润泽）, Zafar SAID, Hafiz Muhammad ALI, Shubham SHARMA. Machinability of ultrasonic vibration-assisted micro-grinding in biological bone using nanolubricant. Front. Mech. Eng., 2023, 18(1): 1

https://doi.org/10.1007/s11465-022-0717-z

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