仿生微磨削工具

骨温降幅最高25.8%

仿沙漠甲虫集水结构，强化冷却液在磨削界面的浸润与定向输送，从而显著降低骨磨削温度并减少工具堵塞。

Zhonghao, Li · Jiachao, Hao · 杨敏 · 王晓萌 · Yifei, Cheng · Zhou, Zongming · Fenghan, Jiang · Ma, Xiao · 刘明政 · Cui, Xin · 张彦彬 · 李本凯 · Changhe, Li

Chinese Journal of Mechanical Engineering (English Edition) 2025

参数信息

骨表面温度降幅（300#）

25.8 %

骨表面温度降幅（240#）

5.8 %

最大堵塞面积减少

23.0 %

流场模型平均误差

14.74 %

技术优势

骨温最高降25.8%

仿生结构增强冷却液在磨削区的浸润和输送，增强对流换热，从而在五种粒度下均显著降低骨表面温度。

堵塞面积最多减23%

仿生工具的集水沟槽促进冷却液定向流动，将磨屑及时冲离磨削区，从而减少工具表面堵塞。

流场模型可预测

建立了仿生工具-骨界面两相流场数学模型，计算风速与实验值平均误差仅14.74%，可用于优化工具设计。

应用场景

• 骨科手术器械：可直接替换现有骨磨削工具，降低手术热损伤风险。
• 精密磨削加工：其仿生结构设计可用于优化磨削过程中的冷却与排屑。
• 仿生功能表面：验证了甲虫集水结构在工具表面的功能化改造效果。