钛的镜面加工技术——微型抛光锤(MGH)加工

为了提高钛制人工关节、椎间板等植入物的性能，需要对其进行高精度抛光。以往利用砂布进行抛光的方法，不仅加工效率及形状精度低，而且有粉尘排出，环境负荷大，为此提出了利用超声波振动使材料表面发生塑性变形的微型抛光锤(MGH)加工方法。但是，采用这种方法对钛材料进行加工时，有时会使加工面产生烧伤或工具上发生粘结等问题，因此有必要研究MGH加工条件对钛材表面粗糙度的影响。

将超声波振动锤装配在ASV400车床(东芝机械制造)主轴上，振动频率为40 kHZ。首先用球头立铣刀加工钛材，然后再进行MGH加工。在各种不同的加工条件下对钛材表面的12个位置进行MGH加工，加工间距在0.02～0.05 mm之间，每次切削深度为1 μm，总切削量分别为1 μm及2 μm。结果表明，总切削量越大，钛材表面越平滑；加工间距越小，表面粗糙度越小；当每次切削深度控制在约1 μm时，不会发生烧伤、粘结等现象。此外，还研究了送料速度和加工次数对钛材表面粗糙度的影响。结果表明，送料速度越小，表面粗糙度越小，但与加工间距对粗糙度的影响相比要小得多。因此，多次加工能够更有效地降低表面粗糙度。

最后还探讨了不采用润滑剂、采用水溶性切削油及采用含氟润滑脂涂敷3种方式对MGH加工效果的影响。结果表明，不用润滑剂时，部分加工工具发生了变色，但无粘结，对工件也无影响；使用切削油或工件上涂敷润滑脂的MGH加工，与不使用润滑剂相比，加工工具变色减轻，工具尖端状态保持良好。

可见，在适合的加工条件下，通过对钛材表面进行MGH加工可以实现镜面抛光的目标。