在治疗骨折过程中,首先需要对骨骼进行预钻孔,以便植入固定物。预钻孔的好坏会影响固定物的稳定性。想要获得比较理想的钻削过程,关键在于减少刀具与皮质骨之间的摩擦和降低刀具在切削过程中产生的阻力。近年来表面织构的相关研究表明:合理的表面微织构可以起到良好的减摩作用同时也可以改善刀具的减摩性能,这为通过改变刀具刀面的表面微观几何形貌来提高刀具的切削性能提供了新的思路和新的研究方向。本文利用激光打标技术在刀具的前刀面制备出不同参数的仿生微织构,通过钻削皮质骨实验和abaqus仿真软件来研究仿生微织构刀面对于麻花钻减摩性能的影响。具体研究内容如下:(1)阅读仿生学和表面织构等相关文献,熟悉了不同润滑条件下仿生微织构的减摩机理,在此基础上通过观察猪笼草内部结构得到了一种新的仿生微织构类型-新月形。(2)利用激光技术在刀具的前刀面制备出仿生微织构,由于仿生微织构的存在会改变切屑流过前刀面时的接触面积。基于这一点,建立了轴向力与新月形仿生微织构参数之间的数学模型,然后用matlab软件对数学模型进行分析。(3)搭建钻削皮质骨实验平台。在干切削条件下,通过与无微织构刀具做对比,研究了不同参数的仿生微织构对于钻削皮质骨过程中轴向力以及切屑形态的影响。实验结果表明:仿生微织构刀具可以降低钻削皮质骨过程中的轴向力,改善刀具的减摩性能。(4)通过abaqus仿真软件建立了钻削皮质骨仿真模型,进一步研究了仿生微织构刀面对于皮质骨受到的应力以及轴向力的影响,仿真结果表明:不同阶段皮质骨所受到的应力以及应力分布是不一样的。由于仿生微织构的存在,使得皮质骨所受到的应力更均匀,降低了应力变化梯度,减少了切削部分皮质骨所受到的应力集中情况,同时轴向力也更小。