在临床中,使用医用麻花钻给骨钻孔是常见的治疗手段,但医用麻花钻通常存在定心能力差的问题,骨大多都是曲面,所以在骨钻削中极易造成孔位的偏离、孔形不圆、孔直径偏大等现象。针对这一问题,改用定心能力更好的三尖钻并施加超声振动对皮质骨进行钻削研究。通过研究发现三尖钻超声振动辅助(UAD)钻削不仅改善了给骨钻孔时定心能力差的问题,而且与三尖钻普通(CD)钻削对比发现,UAD三尖钻钻削在轴向力、钻削温度、孔内壁表面粗糙度均比CD钻削有大幅度减小,钻孔直径精度则有大幅提高。三尖钻UAD钻削大幅度提高了孔的表面质量。

在骨钻孔过程中,轴向力过大会导致钻头断裂、骨稳定性差等问题。引入三尖钻增加钻削稳定性,使用ABAQUS对三尖钻钻削皮质骨进行有限元仿真;通过试验验证模型的正确性,使用中心复合设计(CCD)进行仿真试验设计,通过响应面法得到轴向力的二次回归方程,研究转速、进给量和钻头直径对轴向力的影响。该研究为手术中使用三尖钻提供理论指导,二次回归方程作为预测模型为手术中控制轴向力提供可能。