一种超锋利手术刀的制作方法

本发明涉及医学设备领域，具体涉及一种超锋利手术刀。

背景技术：

现有的医用手术刀或者手术刀片使用过程中因为刀刃不够锋利的缘故，在使用时，尤其是在切割瘤变的较硬软组织时，非常容易发生卷刃、破损、粘附，不锋利的原因在于现有的手术刀片或者手术刀的材料是医用不锈钢，不锈钢属于金属材料，由大量晶粒组成，晶粒和晶粒之间存在晶界，因而加工时，刀刃无法做到平滑，会存在刀刃崩刃的微观缺陷，这是不锈钢手术刀片或手术刀不可避免的缺陷，普通的碳钢手术刀锋利度为0.35-0.60n。现有的不锈钢刀片通常为26度的刀刃夹角，若夹角过小，非常容易产生卷刃。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种超锋利手术刀，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种超锋利手术刀，所述刀体材料为医用的非晶合金，所述非晶合金的组成为zracubalc(ni,ag)dre，其中r选自ti、be、fe、nb、cr、co、mn和hf中的一种，a、b、c、d和e为各元素在所述非晶合金中对应的重量份数，分别为：30≤a≤70、10≤b≤50、0≤c≤20、1≤d≤27、0≤e≤25。

该类合金具有较高的玻璃转化温度、晶化温度以及较大的临界尺寸，同时具有高达1400mpa的抗压强度，加工成型的手术刀不存在晶粒和晶界，在加工时刀刃可以做到超锋利，锋利度可达0.2n，不存在微观的卷刃、崩刃的缺陷。

优选的，所述非晶合金的组成为zr62.44cu32.73al2.9ni2.14、zr62.20cu31.73al3.23ni2.84和zr52.5cu17.9ni14.6al10ti5中的至少一种。

优选的，所述刀体上设置有至少一条切削刃。根据需要刀体上还可以设置多条切削刃。本发明手术刀不局限于普通手术刀片、还包括眼科手术刀、妇科手术刀等医用手术刀片。

优选的，所述切削刃两面的夹角为10°～30°。

优选的，所述切削刃为直刃或弯刃。

所述非晶合金的加工方法包括以下步骤：

s1、粗加工：采用机床对合金被加工区域进行机械粗加工，加热使被加工区域升温，升温温度介于合金的晶化温度tx与合金的熔化温度tm之间，使合金被加工区域表面材料发生晶化；

s2、精加工：采用机床对被加工区域进行机械精加工，去除被加工区域残留的晶化区域；

其中，步骤s2精加工的同时对被加工区域进行冷却润滑，冷却温度介于合金的玻璃转化温度tg与合金的晶化温度tx之间。

粗加工时，待加工区域的温度超过合金对应的晶化温度tx时，合金待加工区域表面材料发生晶化，再通过精加工除去粗加工时形成的残留晶化区域，粗加工形成的晶化表面材料硬度和强度降低，有利于合金的精加工，减少因合金材料强度高、硬度高导致加工刀具的损伤，精加工的冷却温度介于合金的玻璃转化温度tg与合金的晶化温度tx之间，使精加工形成的加工表面保持过冷液相态，加工完毕后，合金冷却至玻璃转化温度tg以下，合金材料从过冷液相恢复为非晶态，保持了非晶态合金优异的力学性能，采用本发明提供的方法，在无需增加加工工序的条件下，避免了室温加工中的不当升温和降温导致的材料晶化行为，获得高质量的非晶表面；同时，可以避免因材料高强度高硬度的特性对加工刀具造成的损伤，延长加工刀具使用寿命，降低材料加工成本。

优选的，步骤s2中采用液体介质冷却润滑。

进一步的，液体介质为切削液、切削油、油水混合物中的至少一种。

采用切削液、切削油、油水混合物，冷却润滑效果好。

优选的，步骤s1中利用机床的刀具与合金的摩擦和合金变形热量使被加工区域升温。

利用机床的刀具与合金的摩擦和合金变形热量升温，热量仅存在于切削区域（即刀具与合金发生切削的区域），因此只有切削区域的合金升温，发生晶化，对合金整体的力学性能影响较小。

优选的，步骤s1中机床的切削速度vc1，90m/min≤vc1≤150m/min；机床的进给量f1，500mm/min≤f1≤2000mm/min。

步骤s1中机床采用上述加工参数，粗加工高效，刀具不易损坏。

优选的，步骤s2中的机床的切削速度vc2，0m/min＜vc2≤90m/min；机床的进给量f2，0mm/min＜f2≤500mm/min。

步骤s1中机床采用上述加工参数，精加工后合金加工部分完整，加工精度高。

优选的，步骤s1和/或步骤s2中机床加工用的刀具为硬质合金涂层刀具。

采用硬质合金涂层刀具，刀具加工过程中不易磨损，使用寿命长。

本发明加工方式适用于传统的采用机床的加工方式，例如车削、刨销、铣削、钻削、磨削等。

本发明的有益效果是：本发明刀片的材料为医用非晶合金，由于医用非晶合金不存在晶粒和晶界，所以在加工时刀刃可以做到超锋利，不存在微观的卷刃、崩刃的缺陷。刀刃在加工小夹角之后可以提高在切削软组织时的锋利度，锋利度可达0.2n。

附图说明

附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明一实施例提供的切削过程工件材料各部位相态示意图；

图2为本发明一实施例提供的加工后表面材料xrd谱图；

图3为本发明一实施例提供的加工后其他区域xrd谱图；

图4为本发明一实施例提供的切削过程工件材料各部位相态示意图；

图5为本发明一实施例提供的手术刀示意图；

图6为本发明一实施例提供的切削刃示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

本实施例提供一种非晶合金手术刀的材料加工方法：将成分为zr62.44cu32.73al2.9ni2.14的非晶合金制备成100mm×20mm×2mm的非晶板材。该非晶合金的玻璃转化温度为410℃，晶化温度为493℃，熔化温度为673℃，硬度为493hv，抗压强度为1400mpa。

粗加工：将非晶合金板材至于加工机床上，采用dmu60t立式加工中心进行加工。刀具选用直径6mm的6刃硬质合金涂层立铣刀对该非晶合金的被加工区域进行侧铣加工成面。设定粗加工参数为切削速度94m/min、进给量1000mm/min、轴向切深1mm、径向切深0.2mm，刀具与合金的摩擦和合金变形热量升温，使得粗加工阶段加工区域温度可达530℃，切削过程工件材料各部位相态如图1所示。

粗加工完成后对已加工表面和其他区域取样进行xrd测定。通过x射线衍射（xrd）方法，采用xrd衍射仪分析合金是否发生晶化。分析条件为：铜靶，入射波长λ=1.54060å，加速电压40kv，电流20ma，步进扫描2°/min，衍射角2θ为20°至90°，得到xrd谱图。已加工表面材料xrd谱图如图2所示，谱图中出现尖锐的衍射峰，说明粗加工后的已加工表面材料已发生晶化；测定粗加工后已加工表面材料的晶化厚度为0.045mm。其他区域xrd谱图如图3所示，谱图中仅有馒头峰型衍射峰，说明粗加工过程中其他区域材料仍为非晶态。

精加工：选用直径为2mm的4刃硬质合金涂层立铣刀，对粗加工后的合金工件再次进行侧铣加工成面。设定精加工参数为切削速度60m/min、进给量200mm/min、轴向切深1mm、径向切深0.045mm；同时采用高压低温冷风配合微量切削油水混合物对加工区域进行冷却和润滑，使得精加工阶段加工区域温度为146℃，切削过程工件材料各部位相态如图4所示。

精加工完成后对已加工表面取样进行xrd测定，xrd谱图如图3所示。谱图中尖锐衍射峰消失，出现馒头峰型的衍射峰，说明加工后的表面仍为非晶结构。

粗加工阶段的加工表面无精度要求，因此粗加工阶段所使用刀具可重复使用。精加工所使用刀具，测试刀具为1000小时。精加工完成的非晶板材的加工部位没有发生破损，板材的尺寸和形状完整。

如图5-图6所示，采用被实施例制作手术刀，手术刀的刀体上设置有至少一条切削刃。根据需要刀体上还可以设置多条切削刃。本发明手术刀不局限于普通手术刀片、还包括眼科手术刀、妇科手术刀等医用手术刀片。

所述切削刃两面的夹角为10°～30°。

所述切削刃为直刃或弯刃。

实施例2：

本实施例提供一种非晶合金手术刀的材料加工方法：将成分zr62.20cu31.73al3.23ni2.84的非晶合金制备成直径6mm，长度180mm的非晶棒材。该非晶合金的玻璃转化温度为410℃，晶化温度为493℃，熔化温度为673℃，硬度为493hv，抗压强度为1400mpa。

粗加工：将非晶棒材至于加工机床上，采用g-100全功能数控车床进行加工。刀具选用粗加工用硬质合金涂层车刀片对该非晶合金的被加工区域进行外圆车削。设定粗加工参数为切削速度120m/min，进给量500mm/min,切削深度0.5mm,刀具与合金的摩擦和合金变形热量升温，使得粗加工阶段技工区域温度可达580℃，切削过程工件材料各部相态与图1相同。

粗加工完成后对已加工表面和其他区域取样进行xrd测定。通过x射线衍射（xrd）方法，采用xrd衍射仪分析合金是否发生晶化。分析条件为：铜靶，入射波长λ=1.54060å，加速电压40kv，电流20ma，步进扫描2°/min，衍射角2θ为20°至90°，得到xrd谱图。已加工表面材料xrd谱图与图2相同，说明粗加工后的已加工表面材料已发生晶化；测定粗加工后已加工表面材料的晶化厚度为0.05mm。其他区域xrd谱图与图3相同，说明粗加工过程中其他区域材料仍为非晶态。

精加工：选用精加工用硬质合金涂层刀具车刀片，对粗加工后的合金工件再次进行外圆车削。设定精加工参数为切削速度40m/min、进给量为200mm/min、切削深度0.05mm；同时采用高压低温冷风配合微量切削油水混合物对加工区域进行冷却和润滑，使得精加工阶段加工区域温度为260℃，切削过程工件材料各部位相态与图4相同。

精加工完成后对已加工表面取样进行xrd测定，xrd谱图与图3相同，说明加工后的表面仍为非晶结构。

粗加工阶段的加工表面无精度要求，因此粗加工阶段所使用刀具可重复使用。精加工所使用刀具，测试刀具为1500小时。精加工完成的非晶棒材的加工部分尺寸和形状完整。

如图5-图6所示，采用被实施例制作手术刀，手术刀的刀体上设置有至少一条切削刃。根据需要刀体上还可以设置多条切削刃。本发明手术刀不局限于普通手术刀片、还包括眼科手术刀、妇科手术刀等医用手术刀片。

所述切削刃两面的夹角为10°～30°。

所述切削刃为直刃或弯刃。

实施例3

本实施例提供一种非晶合金手术刀的材料加工方法：将成分zr52.5cu17.9ni14.6al10ti5的非晶合金制备成80mm×20mm×1mm的非晶板材。该非晶合金的玻璃转化温度为430℃，晶化温度为510℃，熔化温度为698℃，硬度为500hv，抗压强度为1800mpa。

粗加工：将非晶合金板材至于加工机床上，采用dmu60t立式加工中心进行加工。刀具选用直径6mm的6刃硬质合金涂层立铣刀对该非晶合金的被加工区域进行侧铣加工成面。设定粗加工参数为切削速度120m/min、进给量600mm/min、轴向切深1mm、径向切深0.1mm，具与合金的摩擦和合金变形热量升温，使得粗加工阶段加工区域温度可达550℃，切削过程工件材料各部位相态与图1相同。

粗加工完成后对已加工表面和其他区域取样进行xrd测定。通过x射线衍射（xrd）方法，采用xrd衍射仪分析合金是否发生晶化。分析条件为：铜靶，入射波长λ=1.54060å，加速电压40kv，电流20ma，步进扫描2°/min，衍射角2θ为20°至90°，得到xrd谱图。已加工表面材料xrd谱图与图2相同，说明粗加工后的已加工表面材料已发生晶化；测定粗加工后已加工表面材料的晶化厚度为0.038mm。其他区域xrd谱图与图3相同，说明粗加工过程中其他区域材料仍为非晶态。

精加工：选用直径为2mm的4刃硬质合金涂层立铣刀，对粗加工后的合金工件再次进行侧铣加工成面。设定精加工参数为切削速度60m/min、进给量300mm/min、轴向切深1mm、径向切深0.038mm；同时采用高压低温冷风配合微量切削油水混合物对加工区域进行冷却和润滑，使得精加工阶段加工区域温度为138℃，切削过程工件材料各部位相态与图4相同。精加工完成后对已加工表面取样进行xrd测定，xrd谱图如图3所示，说明加工后的表面仍为非晶结构。

粗加工阶段的加工表面无精度要求，因此粗加工阶段所使用刀具可重复使用。精加工所使用刀具，测试刀具为800小时。精加工完成的非晶板材的加工部位没有发生破损，板材的尺寸和形状完整。

如图5-图6所示，采用被实施例制作手术刀，手术刀的刀体上设置有至少一条切削刃。根据需要刀体上还可以设置多条切削刃。本发明手术刀不局限于普通手术刀片、还包括眼科手术刀、妇科手术刀等医用手术刀片。

所述切削刃两面的夹角为10°～30°。

所述切削刃为直刃或弯刃。

对比例1

将成分为zr62.44cu32.73al2.9ni2.14的非晶合金制备成100mm×20mm×2mm的非晶板材。该非晶合金的玻璃转化温度为410℃，晶化温度为493℃，熔化温度为673℃，硬度为493hv，抗压强度为1400mpa。将非晶合金板材至于加工机床上，采用dmu60t立式加工中心进行加工。采用硬质合金刀具选用直径6mm的6刃硬质合金涂层立铣刀对该非晶合金的待加工部位进行侧铣加工成面。设定加工参数为切削速度60m/min、进给量200mm/min、轴向切深1mm、径向切深0.2mm。加工完成后对已加工表面取样进行xrd测定。已加工表面xrd谱图与图2相同，说明加工后的加工表面材料发生晶化。测试刀具寿命为20小时。

对比例2

将成分zr62.20cu31.73al3.23ni2.84的非晶合金制备成直径6mm，长度180mm的非晶棒材。该非晶合金的玻璃转化温度为410℃，晶化温度为493℃，熔化温度为673℃，硬度为493hv，抗压强度为1400mpa。将非晶棒材至于加工机床上，采用g-100全功能数控车床进行加工。刀具选用硬质合金涂层车刀片对该非晶合金的待加工部位进行外圆车削。设定加工参数为切削速度50m/min，进给量200mm/min，切削深度0.5mm。加工完成后对已加工表面取样进行xrd测定。已加工表面xrd谱图与图2相同，说明加工后的加工表面材料发生晶化。测试刀具寿命为15小时。

对比例3

将成分zr52.5cu17.9ni14.6al10ti5的非晶合金制备成80mm×20mm×1mm的非晶板材。该非晶合金的玻璃转化温度为430℃，晶化温度为510℃，熔化温度为698℃，硬度为500hv，抗压强度为1800mpa。将非晶合金板材至于加工机床上，采用dmu60t立式加工中心进行加工。刀具选用直径6mm的6刃硬质合金涂层立铣刀对该非晶合金的待加工部位进行侧铣加工成面。设定加工参数为切削速度60m/min、进给量200mm/min、轴向切深1mm、径向切深0.1mm。加工完成后对已加工表面取样进行xrd测定。已加工表面xrd谱图与图2相同，说明加工后的加工表面材料发生晶化；测试刀具寿命为25小时。

以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。