Skip to main content
فهرست مقالات

ارائه یک مدل تحلیلی و بررسی تجربی رفتار پارامتر‌های موثر در نیروی محوری فرآیند سوراخکاری استخوان کورتیکال مقاله

نویسنده:

نویسنده مسئول:

علمی-پژوهشی (وزارت علوم)/ISC (10 صفحه - از 175 تا 184)

چکیده:

یکی از مهم‌ترین فرآیند‌های ماشینکاری در حوزه جراحی‌ها و مهندسی پزشکی، فرآیند سوراخکاری استخوان می‌باشد. سوراخکاری استخوان کاربرد عمده‌ای در جراحی‌های ارتوپدی، نمونه‌برداری‌های استخوانی و همچنین دندان‌پزشکی دارد. در طول عمل سوراخکاری استخوان، اعمال نیروی بیش‌از‌حد به بافت استخوان سبب ایجاد شکست و ترک‌خوردگی و ایجاد آسیب جدی در بافت استخوان می‌گردد. در این مقاله، یک مدل تحلیلی بهبود‌یافته براساس کار‌های انجام شده توسط بونو و نی، چاندراسخاران و لی برای پیش‌بینی رفتار نیروی محوری در فرآیند سوراخکاری استخوان ارائه‌شده است، در این مدل عمل برش در راس مته به سه ناحیه تقسیم می‌شود: لبه‌های برش اولیه، بخش بیرونی لبه اسکنه (لبه برش ثانویه) و بخش داخلی لبه اسکنه (ناحیه دندانه). در مدل تحلیلی ارائه‌شده فرآیند برش در هریک از این سه ناحیه مورد‌بررسی قرار‌گرفته است. به‌منظور صحه‌گذاری مدل تحلیلی، آزمایش‌های تجربی با بهره‌گیری از استخوان تازه گاو انجام‌شده است. نرخ پیشروی و سرعت دورانی ابزار به‌عنوان پارامتر‌های موثر در سوراخکاری در نظر گرفته‌شده و مدل آماری برای بدست‌اوردن مدل ریاضی و ارائه نمودار‌های برهم‌کنش متغیر‌های ورودی ازمایش، به روش سطح پاسخ و تحلیل تجربی فرایند سوراخکاری استخوان ارائه گردیده است. انطباق نتایج حاصل از مدل تحلیلی و آزمایش‌های تجربی مناسب ارزیابی می‌گردد. نتایج به‌دست آمده از مدل تحلیلی و مدل تجربی بدین‌صورت است که با کاهش مقدار پیشروی و افزایش سرعت دورانی ابزار نیروی وارده به بافت استخوان کاهش می‌یابد.

One of the most important machining processes in the field of orthopedic surgeries and biomedical engineering is the drilling process. Applying excessive forces on the bone tissue, it can be caused cracking and damage bone tissue during the drilling process. In this paper, it is produced an improved analytical model based on early work done by Bono and Ni, Chandrasekharan, and Lee to predict the thrust force in the bone drilling process. In this model, the cutting action at the drill point is divided into three regions: the primary cutting lips, outer portion of the chisel edge (the secondary cutting edges), and inner portion of the chisel edge (the indentation zone). All three regions have been investigated for the cutting process by the analytical model. In order validating the model, some experiments performed on the fresh bovine bone. Feed rate and rotational speed are adapted as the effective parameter in the drilling process, The statistical model to obtain the mathematical model and provide interaction diagrams of input variables experiments, to response surface methodology and experimental investigation of bone drilling have been offered. Comparing the analytical model and experimental results show good agreement. From both analytical model and experiments, it is can conclude that with decreasing feed rate and increasing rotational speed, thrust force on the bone tissue decreases.

کلیدواژه ها:

ماشینکاری ، سوراخکاری ، استخوان ، مدل تحلیلی ، نیرو

Machining ، Drilling ، Bone ، Analytical Model ، Force


برای مشاهده محتوای مقاله لازم است ورود پایگاه شوید. در صورتی که عضو نیستید از قسمت عضویت اقدام فرمایید.

لمشاهدة محتوی المقال یلزم الدخول إلی دخول الموقع.
إن كنت لا تقدر علی شراء الاشتراك عبرPayPal أو بطاقة VISA، الرجاء ارسال رقم هاتفك المحمول إلی مدير الموقع عبر credit@noormags.ir.

You should become a Sign in to be able to see articles.
If you fail to purchase subscription via PayPal or VISA Card, please send your mobile number to the Website Administrator via credit@noormags.ir.