22的底座43吸 附在工作台I20。
[0072] 环形块40固定在磨削测力仪I22的工作台上，将骨头试样39放在磨削测力仪I22的工作台上，骨头试样39的六个自由度通过环形块40和磨削测力仪I22的工作台 便可实现完全定位。骨头试样39的Y轴方向使用两个螺钉W53进行夹紧，在骨头试样的X 方向，使用螺钉IV41对骨头试样39进行夹紧。挡块52 -面与骨头试样39侧面接触，一面 与两个螺钉W53接触，拧紧螺钉W53使挡块52在骨头试样39的Y方向上夹紧。骨头试 样39在Z方向上采用三个压板46夹紧，三个压板46借助平板I45、平板II51、垫片I49 和螺栓I47、螺母I48构成自调节压板，平板II51由螺钉W50固定在挡块52上。当骨头 试样39长宽高三个尺寸发生变化时，可通过两个螺钉IV41、两个螺钉W53、和三个压板46 实现装备可调，满足骨头试样39的尺寸变化要求。挡块52用螺钉W50和螺钉W53进行 夹紧。骨头试样39受到磨削力时，测量信号经测力仪信号传输线12传递给测力仪数据采 集器11，由数据连接线II9传到控制系统4并显示磨削力的大小。
[0073] 图8所示是温度测量装置安装示意图。在骨头试样39的中心位置钻通孔并在底 面车槽，以引出热电偶10。热电偶10的顶端与试样39的待磨削表面齐平。当磨头I38以 角速度ω、进给速度Vs，磨削深度ap磨削到热电偶时，热电偶10顶部ap段长度被磨除，测 量信号经热电偶数据采集器8和数据连接线I7传到控制系统4并显示测得的温度。由此 可得到骨头磨削温度。
[0074] 本实用新型的第一种实施例如图9所示，是临床骨外科磨削手术中常用的滴灌冷 却方式的液路系统简图。如图9所示，该液路由储液罐I57、液压栗I56、调压阀I55、节 流阀I54依次连接组成。储液罐I57中装有生理盐水，液压栗I56将储液罐I57中的 生理盐水抽出，再经调压阀I55和节流阀I54进入喷嘴。其中溢流阀I58和回收箱I59 形成保护路径。由于滴灌冷却方式的冷却液流速很小，液压栗I56采用变频水栗，可通过 调节其压力来控制其流量，以得到理想的流速。
[0075] 本实用新型的第二种实施例为浇注式冷却，其冷却液流速较滴灌式冷却大很多， 除液压栗的压力与第一种实施例不同外，其它设计均与第一种实施例相同。
[0076] 本实用新型的第三种实施例是气雾式冷却，所用的喷嘴为气动雾化喷嘴。图10所 示是其液路和气路系统简图，结合图11可说明气雾式冷却的原理，由液路、气路和喷嘴构 成。如图10所示，储液罐II71装有生理盐水，高压空气和生理盐水在喷嘴体77(图11)内 部混合。所述的气路由空气压缩机68、过滤器67、储气罐65、调压阀II64、节流阀III63、涡 轮流量计II62依次连接组成，所述的液路由储液罐II71、液压栗II70、调压阀III69、节流 阀II61、涡轮流量计I60依次连接组成。工作时，启动液压栗II70,储存在储液罐II71中 的生理盐水经流体调压阀III69、流体节流阀II61和涡轮流量计I60进入到喷嘴的注液通 道接头74。溢流阀II72起到安全阀的作用，当液路中的压力超过调定压力时，溢流阀II72 打开，使生理盐水经溢流阀II72流回到回收箱II73中。启动液压栗II70的同时，启动空 气压缩机68,高压气体经过滤器67、储气罐65、气体调压阀II64、气体节流阀III63和涡轮 流量计II62进入到喷嘴的注气通道接头75,压力表66监测气路中的压力值。高压气体经 通气孔壁80中分布的通气孔76进入混合室81，与来自注液通道接头74中的生理盐水在喷 嘴混合室81中充分混合雾化，经加速室79加速后进入涡流室78,使高压气体和生理盐水进 一步混合并加速，以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。通过调节气路和液路中的 调压阀、节流阀和流量计，生理盐水和高压气体的压力、流量可根据需要达到最优的微量润 滑效果。
[0077] 本实用新型的第四种实施例是纳米流体气雾式冷却。其所用的冷却液为生理盐水 与纳米粒子制成的纳米流体，除此之外其原理与设计均与第三种实施例相同。纳米粒子可 采用羟基磷灰石，其是人及动物骨骼、牙齿的主要无机成分，具有优良的生物相容性和生物 活性，植入人体后能与人体的软硬组织形成紧密结合，是广泛应用的植骨代用品。其植入人 体骨内后，骨细胞和胶原纤维在其内部的孔隙中生长，它的强度和刚度会逐渐增加，最终成 为活体骨的一部分。研究表明，羟基磷灰石纳米粒子对肝癌、胃癌、骨肉瘤等多种癌细胞的 生长具有不同程度的抑制作用。因此，在骨磨削过程中，将含有羟基磷灰石纳米粒子的冷却 液喷向病灶与磨具的接触区域，首先保证了其对人体绝对安全性，由于其导热系数比气体 和液体高，还可以起到辅助降温作用。手术过程结束后使羟基磷灰石在人体内自然降解，还 可以利用羟基磷灰石对癌细胞生长的抑制作用预防肿瘤的再次发生。
[0078] 本实用新型的第五种实施例是一种纳米流体相变换热式磨头，图12是其工作原 理图，如图所示，纳米流体相变换热式磨头由一空心轴组成，可划分为蒸发段，绝热段和冷 凝段，其空腔内具有初始的真空度，并充有适量的纳米流体。当转速足够高时，纳米流体随 磨头旋转并覆盖在磨头内空腔的内壁面上，形成一个环形液膜。磨头工作时，磨削区受热， 该处的纳米流体基液将蒸发，液膜变薄，产生的蒸汽将流到磨头内空腔的另一段（即冷凝 段）。蒸汽在冷凝段放出热量凝结成液体，使液膜增厚。冷凝液在离心力分力的作用下沿着 内壁面返回到加热段。这样连续地蒸发、蒸汽流动、凝结与液体的回流，把热量从加热段送 到冷凝段。纳米流体相变换热式磨头内空腔的内锥角a-方面对纳米流体起到扰流作用以 破坏边界层的形成或充分发展，从而强化换热，另一方面实现纳米流体基液的回流。然而在 磨头基体87内直接加工内锥角并不好加工。如图13所示，在磨头基体87内用钻头钻一定 尺寸的孔，再加工一个内表面为圆锥形的圆锥筒88,圆锥筒88的底部抵在钻头成形面上， 二者为过盈配合，圆锥筒88的顶部加工成阶梯状，磨头柄I82的底部也加工成阶梯状，二 者用螺栓II83和螺母II84连接，并用垫片II93进行密封，以增强密封的可靠性。如图14 放大图所示，磨头基体87与磨头柄I82之间用缠绕垫片94密封。缠绕垫片94包括外加 强环95,填料96和内加强环97,填料96起主要的密封作用，外加强环95在安装过程中具 有定位的作用，内加强环97可以提高垫片的耐压性能。内外环可以提高垫片的回弹力，防 止垫片压溃，以防密封失效。用垫片II93和缠绕垫片94对工作腔进行双重密封，以达到磨 削过程中纳米流体的"零泄漏"。散热片I90、散热片II91、散热片III92可以增加散热面 积，提高传热效率。在磨头基体87上加工轴肩以对散热片90、91、92进行定位，套筒I85， 套筒II86可以防止散热片窜动。磨粒I89电镀在磨头基体87上。在工作过程中，圆锥筒 88的内壁作为相变换热式磨头的蒸发段，散热片作为冷凝段，骨磨削过程中产生的热量通 过磨粒I89,继而迅速传递给磨头基体87,再由磨头基体87传递给圆锥筒88的内壁，即相 变换热式磨头的蒸发段，蒸发段的纳米流体基液蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向冷凝 段放出热量凝结成液体，液体在离心力的作用下流回蒸发段，完成一个工作循环。如此循环 不止以降低磨削区的温度，避免对人体造成二次伤害。表1、表2列出了适用于该装置的纳 米流体基液，其在室温下是液体，当磨削达到一定温度时便会蒸发成气体，表3列出了常用 的纳米粒子的导热系数。纳米流体质量分数一般为2% -8%，将一定比例的纳米粒子添加 到基液中，形成纳米粒子悬浮液，然后根据基液的种类和理化属性，添加相应的表面分散剂 并辅以超声波振动，便可以获得悬浮稳定的纳米流体。将配置好的纳米流体放入相变换热 式磨头的空腔中，便能实现手术过程中降低磨削温度、减少对病人的二次伤害的效果。
[0079] 表1常用纯净物纳米流体基液的沸点
[0080]
[0081] 表2常用共沸混合物纳米流体基液的沸点
[0082]
[0083] 表3常用纳米粒子的导热系数
[0084]
[0085] 本实用新型的第六种实施例是一种亲水性磨头。如图15(a)和图15(b)所示，磨 头柄II98装夹在电主轴28上，磨头II99上附有磨粒II100,磨粒II100周围附有微米级Ti02101。磨粒11100和微米级1102101都由电镀方式附在磨头1199上。由于微米级110 2 具有亲水性，在磨削的过程中冷却液能较容易的附在磨粒上，从而有效增强磨削区的散热。 [0086] 本实用新型的第七种实施例是一种可伸缩套筒式静电雾化成膜内冷磨削装置。图 16是其工作原理图，如图所示，纺丝介质I104为聚合物溶液或熔体，其装在注射栗I103 中，并插入一个金属电极105。该电极与高压静电发生器102相连，使液体带电。接地的接 收板107作为阴极。电场未启动时，由注射栗I103给活塞一个连续恒定的推力，注射栗 I103中的纺丝介质I104以固定速率被挤出到针头上。当高压电场未开启时，纺丝液在 其重力、自身粘度和表面张力的协同作用下形成液滴悬挂于喷口。电场开启时，聚合物溶液 表面会产生电荷，电荷相互排斥和相反电荷电极对表面电荷的压缩，均会产生一种与表面 张力相反的力。电压不够大时，液滴表面的表面张力将阻止液滴喷出而保持在喷嘴处。当 外加的电压增大时，即将滴下的液滴半球型表面就会扭曲成一个锥体，继续加大外加电压， 当电压超过某一临界值时，溶液中带电部分克服溶液的表面张力形成一股带电的喷射流从 喷嘴处喷出。在电场的作用下，当射流106被拉伸到一定程度时，就会发生弯曲及进一步 的分裂拉伸现象，此时由于射流106的比表面积迅速增大而使溶剂快速挥发，最终在收集 网上被收集并固化形成非织造布状的纤维毡。高压静电发生器102通常情况下选用5~ 20kV的高压，此外，正电压场有利于纤维表面电荷的释放，而负电压场能提供较为稳定的电 场力，两者对不同的聚合物静电雾化成膜有着不同影响。
[0087] 该实施例所述的可伸缩套筒式静电雾化成膜内冷磨削装置的具体结构如图17所 示，其可分为可伸缩套筒结构、静电雾化成膜结构和静电雾化内冷磨削结构三部分。可伸缩 套筒结构用来调整喷射口 148距离工件133的距离，以使纳米纤维顺利在工件133上固化 并成膜。静电雾化成膜结构是将纺丝介质雾化成液滴最后固化成纤维并成膜的装置。内冷 磨削结构是主要的磨削部分，完成对工件133的磨削去除。
[0088] 图18所示是可伸缩套筒结构的剖视图，手旋套117通过固定外套115上的凹槽 固定在固定外套115上，推板I118与手旋套117通过螺纹连接。手旋套117外表面有防 滑纹138,防止旋转手旋套117时打滑。顺时针旋转手旋套117,推板I118便会通过螺纹 连接向下移动，推动滚珠120向下滚动，然后依次推动推板II122和推板连接块142向下移 动。推板连接块142和注射栗II125通过螺钉X143连接，因此推动注射栗II125向下移 动。由于固定外套115在上下方向上是不动的，推板连接块142向下移动时弹簧124便会 压缩。弹簧124有多个并且下端固定在固定外套115上。当逆时针旋转手旋套117时，弹 簧124所受的压力减小，弹簧124伸长并依次推动推板连接块142、推板II122、滚珠120向 上移动或滚动，由此实现套筒结构的伸缩。
[0089] 图19(a)和图19(b)所示，注射栗II125与柱塞153组成的压力腔内装有纺丝介