张青云，胡亚辉，何志祥，尹成君

(天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室，天津300384)

在钻削皮质骨过程中，钻削力的研究对改进医疗钻头的设计和优化切削参数非常重要。1996年，ALLOTTA 等在Instron 测试机上通过改变进给速度和钻削速度对猪大腿骨进行钻削实验。对比测得的皮层骨轴向力实验数据和力理论模型，发现两者存在一致，证明了模型的可用行和正确性［1］。切削速度、进给量、切削力、钻头材料和结构是影响钻削性能的重要参数，合理选择钻削参数对避免骨钻过程中的骨损伤有重要作用［2－5］。国外一些学者对外科钻削中的骨组织热效应也进行了一定研究［6］。2007年，UDIJAK等用钻床ALG-100 钻削骨头，用KLISTLER 测力仪来测量钻削时的轴向力。他们发现在1 132 r/min 的钻削速度下，测得的最大平均温度为62.4 ℃［7－8］。目前有关皮质骨在钻削过程中的力学特性研究文献甚少，为此，作者基于回归正交试验，对皮质骨进行了试验研究，根据试验结果建立了钻削力有关钻削参数的预报模型，以便对越来越高的外科技术要求提供一些可靠数据作参考。

1 试验方案设计

钻削力对研究切削机制、设计刀具、制定合理的切削用量、优化刀具几何参数都具有重要的指导意义。普通不锈钢麻花钻钻头共5 个切削刃(2 条主刃、2 条副刃和1 条横刃)，每一切削刃都产生切向、径向和轴向抗力。在钻削过程中，由于2 条左、右切削刃对称，其径向力相互抵消，钻削过程中产生的钻削力主要表现为轴向力Fz和扭矩M。……