一种医疗用非标螺纹铣刀及其制备工艺的制作方法

本申请涉及医疗器械加工刀具的，尤其是涉及一种医疗用非标螺纹铣刀及其制备工艺。

背景技术：

1、骨科植入物螺纹成型依靠螺纹铣刀完成切削加工，螺纹铣刀以硬质合金棒材为基体，通过外周螺旋齿形铣削出外螺纹轮廓，刀具齿面涂层可降低切削摩擦、提升耐磨能力，加工完成的植入物螺纹直接决定骨结合稳定性，行业常规螺纹铣刀采用对称牙型结构，适配通用金属材料螺纹铣削加工。

2、传统医用螺纹铣刀无交错补偿角，在加工钛合金、peek材料时螺纹回弹造成啮合间隙大，且无预留径向磨削余量，磨损后无法刀补只能报废，单层耐磨涂层耐磨性能不足，批量加工后牙型角偏移量大，成品螺纹需额外抛光，加工一致性与生产成本均难以满足医疗植入物高标准生产要求。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种医疗用非标螺纹铣刀及其制备工艺，以解决上述背景技术中的问题。

2、本申请提供的一种医疗用非标螺纹铣刀采用如下的技术方案：包括刀具棒料，所述刀具棒料左端设有加工螺纹；

3、所述加工螺纹包括螺纹牙、第一半角、第二半角与卸荷槽，所述刀具棒料外左端设有不少于两组的螺纹牙，所述螺纹牙左端为第一半角，右端为第二半角，且所述螺纹牙底端设有卸荷槽，所述加工螺纹外侧皆设有复合涂层。

4、通过采用上述技术方案，借助刀具棒料左端的加工螺纹可铣削出医用螺纹，螺纹牙配合两侧的第一半角与第二半角以及底端的卸荷槽，可有效提高铣削效率，加工螺纹外侧的复合涂层提升齿面耐磨性能，多组螺纹牙同步切削提升加工效率。

5、优选的，所述复合涂层包括底层与外层，所述底层涂覆于加工螺纹外侧，所述底层外侧设有外层。

6、通过采用上述技术方案，底层附着于加工螺纹表面增强涂层结合力，外层直接接触工件切削，大幅提升刀具抗磨损、抗高温能力，延长单次加工使用寿命。

7、优选的，所述刀具棒料为超细晶粒硬质合金材质。

8、通过采用上述技术方案，使得刀具棒料的基体硬度高、晶粒细密，切削过程中刃口不易出现塑性变形，长期加工能够稳定维持螺纹牙型角度，满足医疗植入件批量高精度加工需求。

9、优选的，所述加工螺纹的螺纹齿形为非标交错角设计。

10、通过采用上述技术方案，非标交错角设计能够抵消钛合金、peek等医用材料切削后的弹性回弹，让加工成型螺纹与配套零件紧密啮合，减少植入件使用过程中的微动磨损。

11、优选的，所述第一半角α=29.8°±0.2°，所述第二半角β=30.2°±0.2°，形成交错角0.4°±0.1°，且所述螺纹牙顶端采用圆弧过渡。

12、通过采用上述技术方案，对第一半角与第二半角的角度进行限定，形成固定交错补偿角，搭配螺纹牙顶端的圆弧过渡结构，有效消除了牙顶尖锐棱角带来的应力集中，同时精准补偿工件变形，螺纹啮合契合度提高，加工工件无需二次抛光。

13、优选的，所述螺纹牙从齿顶到齿底沿径向设有磨削余量层，并沿轴向每齿标有磨损刻度线。

14、通过采用上述技术方案，磨削余量层配合轴向布置的磨损刻度线，可在刀具磨损后依据刻度判断径向损耗量，支持多次机床刀补修正尺寸，延长刀具的使用寿命，降低医用刀具耗材成本。

15、本申请提供了一种医疗用非标螺纹铣刀的制备工艺，包括如下步骤：

16、s1：基体精密磨削：将刀具棒料装夹于五轴数控工具磨床，依次通过粗磨砂轮与精磨砂轮加工出齿形；

17、s2：表面高粗糙度预处理：磨削后的刀具放入超声波清洗机中清洗10分钟，然后进行微喷砂处理；

18、s3：复合涂层沉积：采用阴极电弧离子镀设备，先后沉积出底层与外层；

19、s4：刃口钝化与光整：刀具进行尼龙刷抛光，抛光方向与刃口垂直；

20、s5：磨损余量标定与检验：采用激光打标机在刀具柄部标记磨损刻度环，同时检测刀具初始几何精度。

21、优选的，所述步骤s1中，粗磨砂轮粒度为120#，并预留0.10mm的余量，再用粒度800#的精磨砂轮加工出最终齿形。

22、通过采用上述技术方案，粗磨砂轮粗磨可快速去除多余基体材料，精磨砂轮精磨保证螺纹牙型轮廓尺寸精度，砂轮粒度搭配使用兼顾加工效率与成型精度。

23、优选的，所述步骤s2中，采用200目的氧化铝砂粒，喷砂压力为0.2mpa，距离100mm，时间30秒。

24、通过采用上述技术方案，使加工螺纹在表面形成均匀的微观凹凸结构，为复合涂层提供锚固点位，提升涂层附着牢固度，避免切削过程涂层脱落。

25、优选的，所述底层为crn，氩气流量200sccm，氮气流量400sccm，偏压-150v，靶电流80a，时间10分钟，外层为altin，调整氮气流量为600sccm，偏压-80v，靶电流120a，时间60分钟。

26、通过采用上述技术方案，限定底层与外层对应的沉积参数，精准控制涂层厚度与内部晶体结构，底层与外层协同作用，可大幅提升刀具耐高温、耐摩擦性能。

27、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

28、1.本申请通过设置于刀具棒料左端的加工螺纹，加工螺纹包括螺纹牙、第一半角、第二半角、卸荷槽与复合涂层，螺纹牙外侧设有第一半角与第二半角，并搭配螺纹牙底端的卸荷槽与螺纹牙顶端的圆弧过渡结构，可形成非标交错角齿形，相较于传统对称牙型刀具，可抵消医用工件切削弹性回弹，卸荷槽分散切削应力避免刃口崩损，提升螺纹啮合契合度，铣削成型螺纹光洁度达标，省去二次抛光工序，批量加工螺纹尺寸统一稳定；

29、2.本申请通过设置于螺纹牙齿顶至齿底的径向磨削余量层，配合轴向磨损刻度线与加工螺纹外侧的复合涂层，相互配合下，相比传统刀具无磨损余量，磨损即报废，本申请依靠0.12mm的基体余量实现多次精准刀补，且复合涂层中的底层可增强附着力，外层可延缓表层磨损，大幅延长刀具使用寿命，降低骨科植入件加工耗材成本；

30、3.本申请通过采用超细晶粒硬质合金材质的刀具棒料，搭配步骤s1-步骤s5的标准化制备工序成型加工螺纹，超细晶粒基体硬度高不易塑性变形，并通过五轴磨削、离子镀涂层、刃口抛光多道工序配合，相较于现有的普通加工工艺，可稳定控制齿形角度、涂层结合力与刃口钝圆精度，连续加工作业后牙型角变化极小，可有效满足医疗器械高精度、高一致性批量生产规范；

31、4.本申请通过设置于加工螺纹外侧的复合涂层，复合涂层包括crn的底层与altin的外层，配合步骤s2中的微喷砂预处理工序，在螺纹牙表面形成锚固微观结构，相较于传统单层涂层易脱落、耐高温性能差的不足，本申请的底层可牢牢附着螺纹牙外侧，外层具备高耐磨耐高温特性，喷砂预处理进一步强化涂层结合强度，切削难加工的医用钛合金时涂层不易剥落，保证刀具的切削性能。

1.一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，包括刀具棒料（1），所述刀具棒料（1）左端设有加工螺纹（2）；

2.根据权利要求1所述的一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，所述复合涂层（25）包括底层（251）与外层（252），所述底层（251）涂覆于加工螺纹（2）外侧，所述底层（251）外侧设有外层（252）。

3.根据权利要求1所述的一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，所述刀具棒料（1）为超细晶粒硬质合金材质。

4.根据权利要求1所述的一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，所述加工螺纹（2）的螺纹齿形为非标交错角设计。

5.根据权利要求1所述的一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，所述第一半角（22）α=29.8°±0.2°，所述第二半角（23）β=30.2°±0.2°，形成交错角0.4°±0.1°，且所述螺纹牙（21）顶端采用圆弧过渡。

6.根据权利要求1所述的一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，所述螺纹牙（21）从齿顶到齿底沿径向设有磨削余量层，并沿轴向每齿标有磨损刻度线。

7.一种医疗用非标螺纹铣刀的制备工艺，根据权利要求1-6任意一项所述的一种医疗用非标螺纹铣刀，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种医疗用非标螺纹铣刀的其制备工艺，其特征在于，所述步骤s1中，粗磨砂轮粒度为120#，并预留0.10mm的余量，再用粒度800#的精磨砂轮加工出最终齿形。

9.根据权利要求7所述的一种医疗用非标螺纹铣刀的其制备工艺，其特征在于，所述步骤s2中，采用200目的氧化铝砂粒，喷砂压力为0.2mpa，距离100mm，时间30秒。

10.根据权利要求7所述的一种医疗用非标螺纹铣刀的其制备工艺，其特征在于，所述底层（251）为crn，氩气流量200sccm，氮气流量400sccm，偏压-150v，靶电流80a，时间10分钟，外层（252）为altin，调整氮气流量为600sccm，偏压-80v，靶电流120a，时间60分钟。