CN103249527B - 用于研磨难熔金属和难熔金属合金的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于研磨由诸如钨铼合金的难熔金属合金制成的外科针（174）的系统（200），所述系统包括具有研磨表面（170A,170B）的可旋转磨轮（120A,120B）；上覆所述研磨表面（170A,170B）的粘结材料层（128），例如镍粘结材料层；以及嵌入所述粘结材料层（128）内的多个磨料颗粒（126），例如ABN600磨料颗粒。所述磨料颗粒（126）尺寸相似，并且所述粘结材料层（128）的厚度为所述尺寸相似的磨料颗粒（126）的尺寸的约65%。所述系统包括能够将润滑剂施用到介于所述研磨表面（170A,170B）和针坯料（174）的远端（180）之间的界面的润滑装置（230A,230B）和与所述可旋转轮（120A,120B）连接以用于旋转所述研磨表面（170A,170B）的旋转元件（220A,220B,222A,222B）。

Description

用于研磨难熔金属和难熔金属合金的系统和方法

技术领域

本专利申请一般涉及研磨金属，并且更具体地涉及用于研磨难熔金属和难熔金属合金的系统和方法。

背景技术

外科缝合针通常采用研磨系统制成，该研磨系统具有能够将针坯料的远端研磨成尖头的磨料颗粒。常规的外科缝合针一般由非难熔金属制成的针坯料加工成形。非难熔金属的例子包括不锈钢合金，例如，300系列不锈钢以及420、420F和455不锈钢。

近来，为了提高外科针的强度，已采用难熔金属合金代替非难熔的金属。一种优选的难熔金属合金为钨铼合金。遗憾的是，足以研磨非难熔金属的常规研磨系统并不能很好地研磨难熔金属合金。这需要连续地更换磨轮，增加了所生产的最终产品的成本和可变性并且减慢了制造过程。

良好研磨系统的一种期望特性包括提供一种具有长研磨寿命的磨轮，通常可用于研磨至少50,000根针。然而，当常规的研磨系统施用于由诸如钨铼合金的难熔金属合金制成的针时，据观察磨轮的寿命极其短暂（例如，500-8,000根针）。

磨轮失效可能是由于研磨材料的“胶粘”和/或“封顶”，被研磨的材料涂覆磨料颗粒，从而削弱了磨料颗粒切割工件的能力。已发现在研磨过程中添加润滑剂减少了“胶粘”和/或“封顶”，这延长了研磨系统的寿命。然而，该方法引入了新的失效模式，通常称为磨料分解或磨料脱离，导致磨轮寿命减少并且是研磨金属时的主要问题。

用于将磨料颗粒粘结到磨具（例如，磨轮）的粘结材料的厚度通常为磨料颗粒的平均尺寸的约50%。本领域的技术人员通常认为，粘结材料层的厚度增加超过磨料颗粒尺寸的50%将减少磨轮的寿命，原因是磨料颗粒间用以容纳针的磨蚀部分的可用空间较少。因此，本领域的技术人员已避免将粘结材料层的厚度增加超过磨料颗粒的平均尺寸的50%。

虽然有上述进展，但是仍需要改善的系统、装置和方法以用于更经济且有效地研磨金属物体，例如，由难熔金属和难熔金属合金制成的外科针。

发明内容

在一个实施例中，用于有利地研磨由难熔金属合金制成的外科针的磨具包括具有表面的基底、上覆表面的粘结材料层、以及嵌入粘结材料层内的多个磨料颗粒，其中磨料颗粒尺寸相似，并且粘结材料层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的尺寸的约65%。如本文所用，术语“尺寸相似”意指嵌入粘结材料层内的基本上所有的或所有的磨料颗粒具有基本上相同的尺寸。

在一个实施例中，磨料颗粒的尺寸优选使用用于测量颗粒尺寸的欧洲磨料生产商联合会（FEPA）和/或美国国家标准协会（ANSI）建立的国际筛分指南而确定。在一个实施例中，可使用阴影图，然后取得根据由每个颗粒形成的阴影所确定的每个单独颗粒的最长尺寸而测得磨料颗粒的尺寸。磨料颗粒优选按尺寸进行分组，使得在磨具上使用的所有颗粒具有相同的尺寸或基本上相同的尺寸。

在一个实施例中，基底有利地由诸如不锈钢的金属制成。基底可以是具有外边缘的磨轮，该外边缘包括表面。在一个实施例中，外边缘优选具有V形沟槽，该V形沟槽能够容纳外科针坯料的末端以便将针坯料研磨成尖头。

在一个实施例中，磨料颗粒可具有落在约20至44微米范围内的尺寸，然而，在任何单个磨具上使用的所有磨料颗粒为基本上相同的尺寸。例如，在一个实施例中，磨料颗粒具有约44微米的相似尺寸。在一个实施例中，所有的磨料颗粒尺寸相似并且具有约20微米的尺寸。在一个实施例中，第一磨具具有约44微米尺寸的尺寸相似的磨料颗粒，而第二磨具具有约20微米尺寸的尺寸相似的磨料颗粒。磨料颗粒可以是ABN600磨料颗粒，诸如由伊利诺斯州惠灵的英格斯公司（EngisCorporationofWheeling,(Illinois)）出售的那些，或由爱尔兰克莱尔郡的元素六公司（ElementSixLtd.,CountyClare,(Ireland)）出售的那些。粘结材料层有利地为电镀到磨具基底表面上的镍合金，并且磨料颗粒嵌入镍合金层中使得其从镍合金层突出。

在一个实施例中，用于研磨由难熔金属合金制成的外科针的可旋转磨轮优选包括具有研磨表面的可旋转轮、上覆研磨表面的镍粘结层以及嵌入镍粘结层内的多个磨料颗粒。有利地，磨料颗粒尺寸相似，并且镍粘结层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的尺寸的约65%。研磨表面可具有围绕可旋转轮的外边缘延伸的V形沟槽。

外科针可由钨铼合金制成。镍粘结层优选包含镍合金，并且磨料颗粒可具有优选落在约20至44微米范围内的尺寸，并且在任何磨具上的所有磨料颗粒具有大约相同的尺寸（例如，所有磨料颗粒具有44微米的厚度）。

在一个实施例中，磨轮优选包括与可旋转轮连接以用于以每分钟约10,000表面英尺旋转研磨表面的旋转元件。该磨轮有利地具有能够在研磨表面和与研磨表面邻接的外科针的末端之间的界面处分配诸如AzollaZS46油的润滑剂的润滑器。

在一个实施例中，用于研磨由难熔金属合金制成的外科针的系统优选具有包括研磨表面的可旋转轮、上覆研磨表面的粘结材料层、以及嵌入粘结材料层内的多个磨料颗粒，其中磨料颗粒尺寸相似，并且粘结材料层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的尺寸的约65%。该系统优选包括能够将润滑剂施用到研磨表面的润滑装置和与可旋转轮连接以用于旋转研磨表面的旋转元件。

在一个实施例中，磨料颗粒包括ABN600磨料颗粒，其具有落在约20至44微米范围内的平均尺寸，并且粘结材料层包括镍合金。在一个实施例中，镍合金粘结材料层被电镀到研磨表面上，并且磨料颗粒从粘结材料层突出。

硬度是磨料的关键物理特性。ABN600磨料颗粒是称为立方氮化硼磨料的一类磨料颗粒中的一种。ABN600磨料颗粒是具有良好热稳定性的黑色块状高强度磨料颗粒。ABN600磨料颗粒优选用于烧结型和电镀型金属结合剂中，其中磨料颗粒上的冲击负载较高，并且也用于需要具有相对负前角的坚固块状颗粒的某些其它应用中。ABN600磨料颗粒在使用期间保持了锋利的切口，同时表现出高硬度、耐磨性、强度和耐热和耐化学分解性。

在一个实施例中，润滑装置能够将润滑剂朝介于研磨表面和外科针的远端之间的界面导引。该润滑剂可以是AzollaZS46油。在一个实施例中，旋转元件能够以每分钟约10,000表面英尺旋转可旋转轮的研磨表面。

在一个优选的实施例中，磨轮具有尺寸相似的ABN600磨料颗粒，该磨料颗粒由镍合金粘结层固定到磨轮的研磨表面，其中粘结层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的尺寸的约65%。在研磨操作期间，研磨表面以每分钟10,000表面英尺旋转，并且钨铼针坯料的远端与研磨表面邻接以在该远端处形成尖头。将润滑剂朝介于研磨表面和针坯料的远端之间的界面导引。

在一个实施例中，研磨系统包括具有相应磨轮的两个或更多个研磨工位，所述相应磨轮具有在前面段落中所述的结构。在第一研磨工位处，第一磨轮具有约44微米尺寸的尺寸相似的磨料颗粒，并且粘结材料层的厚度为28.6微米或为磨料颗粒的厚度的65%。在第二研磨工位处，第二磨轮具有约20微米尺寸的尺寸相似的磨料颗粒，并且粘结材料层的厚度为13.0微米或为磨料颗粒的厚度的65%。

以下将更详细地描述本发明的这些和其它优选实施例。

附图说明

图1为示出了当常规的磨轮用于研磨由难熔金属合金制成的外科针时所获得结果的图表。

图2A示出了磨轮的研磨表面上的磨料颗粒。

图2B示出了一些磨料颗粒从粘结材料层脱离后的图2A的磨轮。

图3示出了常规磨轮的表面的截面图，该常规磨轮包括具有平均尺寸的磨料颗粒和厚度为磨料颗粒的平均尺寸的50%的粘结材料层。

图4A-4C示出了根据本发明的一个实施例制备磨轮的方法，其中粘结材料层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的平均尺寸的约65%。

图5示出了根据本发明的一个实施例用于将粘结材料层电镀在磨轮的研磨表面上的系统。

图6A-6C示出了根据本发明的一个实施例制备磨轮的方法。

图7示出了根据本发明的一个实施例用于研磨外科针的系统，该系统包括具有磨料颗粒的第一研磨工位，其中所述磨料颗粒具有第一平均尺寸，以及具有磨料颗粒的第二研磨工位，其中所述磨料颗粒具有第二平均尺寸。

图8A-8C示出了根据本发明的一个实施例在外科针的远端处制备尖头的方法。

图9为比较在失效前不同研磨系统可研磨的针数量的图表。

具体实施方式

常规的磨轮对研磨不锈钢针是有效的，然而，已发现当研磨由诸如钨铼合金的难熔金属合金制成的外科针时它们就没那么有效。参见图1，当使用具有CBN磨料颗粒的磨轮或磨带研磨难熔金属合金，其中粘结材料层的厚度为磨料颗粒的平均尺寸的50%，并且在研磨过程中使用少量润滑剂或不使用润滑剂时，磨轮或磨具通常在研磨10,000根针之前失效。对具有CBN磨料颗粒的磨轮间歇地使用润滑剂将使失效前磨轮的寿命从500针增加至4,000针。在许多情况下，磨轮的失效可能是由于磨轮上的磨料颗粒的“胶粘”和/或“封顶”。使用具有CBN磨料颗粒的磨带将使磨具的寿命增加至约5,000针。使用具有金刚石磨料颗粒的磨轮将使磨轮的寿命增加至约8,000针。

在一些情况下，润滑剂用于减少“胶粘”和/或“封顶”的发生，从而延长磨轮的寿命。如本文所用，施加润滑剂意指施加足够量的润滑剂，该足够的量仅低于将使工件的研磨端转向的量或流量。当磨轮具有ABN300、BZN或ABN600磨料颗粒并且粘结材料层的厚度为磨料颗粒的尺寸的50%时，已发现使用润滑剂可使磨轮的寿命延长至约10,000-38,000针之间。如图1中所示，当使用润滑剂时，具有ABN600磨料颗粒的磨轮带来最好的结果并使磨轮寿命增加至约38,000针。然而，这将磨轮失效模式的可能原因转变成磨料脱离。

图2A和2B示出了在进行研磨过程之前和之后的磨轮表面。在图2A和2B中所示的横向维度为约1,000微米。图2A示出了在研磨操作开始之前的磨料颗粒，其中磨料颗粒通过粘结材料层粘结到磨轮的外表面。图2B示出了一些磨料颗粒从粘结材料层脱离后的磨轮，导致了称为“磨料脱离”的失效事件。随着存在的磨料颗粒越少，磨轮对于研磨邻接研磨表面的金属针坯料的有效性就越低。

图3示出了现有技术的研磨系统20，其包括研磨坯料22，诸如磨轮坯料，该研磨坯料具有外表面24。使用粘结材料层28将多个磨料颗粒26固定到研磨坯料22的外表面24。可使用电镀技术将粘结材料层28电镀到外表面24上。多个磨料颗粒26尺寸相似并具有指定为S₁的平均尺寸，并且粘结材料层28的厚度T₁为磨料颗粒26的平均尺寸S₁的约50%。

参见图4A-4C，在一个实施例中，一种制备用于研磨由诸如钨铼合金的难熔金属合金制成的外科针的研磨系统120的方法有利地包括研磨坯料122（诸如，磨轮坯料），该研磨坯料具有能够使磨料颗粒与之粘结的外表面124。在一个实施例中，磨轮坯料122的外表面124限定了磨轮坯料122的研磨表面。磨料坯料122可由诸如不锈钢的金属制成。

参见图4B，在一个实施例中，多个磨料颗粒126优选设置在研磨坯料122的外表面124上。在一个实施例中，磨料颗粒126可以是施用在研磨坯料122的外表面124上的浆液混合物。磨料颗粒126优选尺寸相似并且具有指定为S₂的平均尺寸。在一个实施例中，尺寸相似的磨料颗粒的平均尺寸落在约20至44微米的范围内，并且更优选为约44微米。在一个实施例中，第一磨轮具有平均尺寸为约44微米的尺寸相似的磨料颗粒，其中所有磨料颗粒的尺寸相同（即，44微米），第二磨轮具有尺寸相似的磨料颗粒，其平均尺寸小于第一磨轮上的磨料颗粒的平均尺寸，例如，所有磨料颗粒具有约20微米的尺寸。在一个实施例中，磨料颗粒126为ABN600磨料颗粒，例如由伊利诺斯州惠灵的英格斯公司（EngisCorporationofWheeling,(Illinois)）或由爱尔兰克莱尔郡的元素六公司（ElementSixLtd.CountyClare,(Ireland)）出售的。

参见图4C，在一个实施例中，粘结材料层128形成在磨轮坯料122的外表面124上以将磨料颗粒126粘结到磨轮坯料的外表面。粘结材料层128有利地具有厚度T₂，该厚度为磨料颗粒126的平均尺寸S₂的约65%。相对于磨料颗粒尺寸的65%的粘结材料层厚度大于相对于常规磨轮（图3）上的磨料颗粒尺寸的50%的粘结材料层厚度约30%。在一个实施例中，尺寸相似的磨料颗粒126具有44微米的平均尺寸，并且粘结材料层具有约28.6微米的厚度，其为磨料颗粒的尺寸的65%。在一个实施例中，尺寸相似的磨料颗粒具有约20微米的尺寸，并且粘结材料层具有约13.0微米的厚度，其为磨料颗粒的尺寸的65%。在一个实施例中，诸如通过使用电镀技术，将粘结材料层电镀到坯料的外表面上。在一个实施例中，粘结材料层128优选为镍合金材料。

常规的磨轮使用的粘结材料层厚度不超过嵌入其中的磨料颗粒的平均尺寸的50%。现有技术阻碍了磨轮的制造和使用，其中粘结材料层的厚度大于磨料颗粒的尺寸的50%，因为磨料颗粒所暴露的表面积较少。本发明的申请者们发现，当粘结材料层128的厚度从磨料颗粒尺寸的50%增加至磨料颗粒尺寸的65%时，尤其是当使用ABN600磨料颗粒和润滑剂时发生了意外的结果。这一意外的结果就是磨轮的寿命大大增加，使得磨轮能够在磨轮或磨具失效前研磨更多的由难熔金属合金制成的外科针。

参见图5，在一个实施例中，通过将坯料122置于装有电镀液142（诸如，硫酸镍溶液）的电镀槽140中，而将粘结材料层电镀到图4A-4C中所述的磨轮坯料122上。可被使用的合适电镀系统在授予Yamaguchi的美国专利No.7,731,832中有所公开，其公开内容以引用的方式并入本文。电镀槽140优选包括由诸如电动马达的驱动源146旋转驱动的搅拌元件144。将可由镍制成的金属棒148部分地浸入电镀液142中。将磨轮坯料122，诸如具有外表面124的不锈钢磨轮坯料浸入电镀液142中。在将磨轮坯料122放置到电镀槽140中之前，除了外表面124之外，磨轮坯料的选择部分涂覆有防止镍电镀到磨轮坯料122上的遮盖材料。

电镀系统还优选包括用于在金属棒148和磨轮122之间施加直流电压的施压器150。施压器150优选包括直流电压源152和开/关开关154。

在一个实施例中，将多个磨料颗粒（在图4A-4C中以标号126指示）施用在磨轮122的外表面124上。磨料颗粒有利地尺寸相似。在一个实施例中，磨料颗粒为具有约44微米的相似尺寸的ABN600磨料颗粒。在一个实施例中，磨料颗粒为具有约20微米的相似尺寸的ABN600磨料颗粒。优选地将其上施加有磨料颗粒126的磨轮坯料122浸入电镀液142中。关闭开关154，使得金属棒148上的镍可电镀到磨轮122的外表面124上。因此，磨料颗粒通过镍粘结层粘结到磨轮122的外表面124。

参见图6A-6C，在一个实施例中，通过提供能够结合在一起的第一坯料半成品122A和第二坯料半成品122B而形成磨轮120。第一坯料半成品122A有利地包括内表面160A、外表面162A以及在外表面162A和内表面160A之间向下倾斜的外边缘表面124A。

第二坯料半成品122B有利地包括内表面160B、外表面162B以及在外表面162B和内表面160B之间向下倾斜的外边缘表面124B。在一个实施例中，图4B和4C中示出的磨料颗粒126沉积在相应的第一坯料半成品和第二坯料半成品122A,122B的倾斜外边缘124A,124B上。第一坯料半成品和第二坯料半成品的选择表面（诸如，外表面162A,162B）可覆盖有遮盖材料以防止粘结材料层与之附接。

图6B示出了在两个坯料半成品被组装在一起之前的第一坯料半成品和第二坯料半成品122A,122B。在一个实施例中，相应的内表面160A,160B彼此相对。第一坯料半成品和第二坯料半成品122A,122B优选为圆形，使得倾斜的外边缘124A,124B共同限定了围绕第一坯料半成品和第二坯料半成品122A,122B的外周边延伸的环形表面。

参见图6C，相对的内表面160A,160B可彼此邻接并且固定在一起，以形成具有围绕磨轮的外周边延伸的V形或沟槽式研磨表面170的磨轮120。在一个实施例中，外科针坯料的远端可与V形或沟槽式研磨表面170邻接，以研磨外科针的远端。在一个实施例中，V形或沟槽式研磨表面优选具有的形状与具有远侧尖端的外科针（诸如，本专利申请的图8C中所示的外科针）的期望轮廓和/或形状匹配。

参见图7，在一个实施例中，研磨系统200包括用于研磨多个针坯料174的载体条172，所述多个针坯料具有尾部178呈约90°弯曲的近端176以及能够邻接旋转磨轮的研磨表面的远端180。载体条172有利地由诸如金属或聚合物的柔性材料制成。在一个实施例中，载体条172具有在共同转让的美国专利No.5,539,973中所公开的一个或多个结构，其公开内容以引用的方式并入本文。

载体条172优选能够容纳针坯料174。该载体条有利地包括将针坯料174保持在载体条上的安装插片182，并使得针坯料174可围绕其相应的纵向轴线旋转。在一个实施例中，通过将线轴插入每个插片182，然后切割该线以形成不同的针坯料，由此切割针坯料174并将其插入安装插片182中。插片182可卷曲以将针坯料174保持就位。

参见图7，在一个实施例中，用于为外科针研磨尖头的研磨系统200优选包括第一研磨工位202A和第二研磨工位202B。第一研磨工位202A优选包括能够在外科针坯料174的近端176处旋转尾部178的针坯料旋转装置204。在一个实施例中，针坯料旋转装置204有利地包括与针坯料旋转装置204连接的可旋转盘206和安装在可旋转盘206上的销208，该销与尾部178接合以用于在载体条172内围绕其纵向轴线旋转针坯料174。

第一研磨工位202A有利地包括具有研磨表面170A的第一磨轮120A，该研磨表面由具有轴222A的马达220A旋转。该磨料研磨表面170A有利地包括ABN600磨料颗粒，这些磨料颗粒尺寸相似并且具有使用测量粒径的FEPA/ANSI标准所测定的约44微米的平均尺寸。磨料颗粒由镀镍粘结层粘结到研磨表面170A，该镀镍粘结层的厚度为44微米磨料颗粒的尺寸的65%。第一研磨工位202A还有利地包括能够在针坯料174的远端180和第一磨轮120A的研磨表面170A之间施加润滑剂的润滑器230A。在一个实施例中，施加足够体积或量的润滑剂，所述体积或量仅低于将使针的远端从研磨表面转向离开的体积或量。在一个实施例中，润滑剂优选为高性能、耐磨损、热稳定的润滑油，诸如由新泽西州林登的TotalLubricantsUSA公司（TotalLubricantsUSA,Inc.,Linden,NewJersey）出售的商品名为AzollaZS46的润滑剂。

在一个实施例中，马达220A旋转磨轮120A，并且针坯料174的远端180邻接磨料研磨表面170A以在远端180处形成尖头。针坯料在与研磨表面170A邻接时优选围绕其纵向轴线旋转。同时，润滑器230A将润滑剂分配到介于研磨表面170A和针坯料174的远端180之间的界面上。在一个实施例中，磨轮120A有利地包括V形研磨表面170A，该V形研磨表面包括通过粘结层粘结到研磨表面的磨料颗粒。在一个实施例中，在第一研磨工位202A处的磨料颗粒优选具有约44微米的尺寸。粘结材料层优选具有接近磨料颗粒的尺寸的65%的厚度。

在一个实施例中，研磨系统200优选包括第二研磨工位202B，该第二研磨工位具有能够在外科针坯料174的近端176处旋转尾部178的第二针坯料旋转装置204B。在一个实施例中，第二针坯料旋转装置204B包括与第二针坯料旋转装置204B连接的第二可旋转盘206B和安装在第二可旋转盘206B上的第二销208B，该第二销与尾部178接合以在载体条172内围绕其纵向轴线旋转针坯料174。

第二研磨工位202B有利地包括第二磨轮120B，该第二磨轮具有由具有第二轴222B的第二马达220B旋转的研磨表面170B。磨料研磨表面170B有利地包括通过镀镍粘结层粘结到研磨表面170B的平均尺寸为约20微米的ABN600磨料颗粒，该镀镍粘结层的厚度为20微米磨料颗粒的尺寸的约65%。第二研磨工位202B还有利地包括能够在针坯料174的远端180和第二磨轮160B的研磨表面170B之间施加润滑剂的第二润滑器230B。

在一个实施例中，第二马达220B旋转第二磨轮160B，并且针坯料174的远端180邻接磨料研磨表面170B以在远端180处形成尖头。针坯料优选在研磨期间围绕其纵向轴线旋转。同时，将润滑剂喷洒到介于研磨表面和针坯料174的远端180之间的界面上。在一个实施例中，磨轮170B有利地包括V形周边边缘170，该V形周边边缘包括通过粘结层粘结到磨轮120的磨料颗粒。在第二研磨工位202B处的磨料颗粒优选具有约20微米的尺寸。粘结材料层优选具有接近磨料颗粒的尺寸的65%的厚度。

在一个实施例中，外科针坯料174和可旋转的磨轮120A,120B优选在研磨期间相对于彼此移动。当针坯料180通过旋转装置204A,204B围绕其纵向轴线旋转时，相应磨轮120A,120B上的研磨表面170A,170B研磨针坯料174的远端180。

针坯料174的远端180在第一研磨工位202A处研磨之后，针坯料载体172朝第二研磨工位202B的下游推进。第二研磨工位202B与第一研磨工位202A大致相似，不同的是第二磨轮120B上的磨料颗粒的尺寸。在一个实施例中，第二磨轮120B优选具有直径平均尺寸为约20微米的磨料颗粒。第二磨轮120B上的粘结材料层的厚度优选为第二磨轮160B上的磨料颗粒的平均尺寸的约65%，其为约12.4微米。

在图7的实施例中，示出了两个研磨工位202A和202B。然而，在其它实施例中，可具有更少或更多的研磨工位。例如，在一个实施例中，第一研磨工位可具有磨料颗粒的平均尺寸为约44微米的磨轮，第二研磨工位可具有磨料颗粒的平均尺寸为约36微米的磨轮，以及第三研磨工位可具有磨料颗粒的平均尺寸为约20微米的磨轮。在另一个实施例中，第一研磨工位可具有平均尺寸为约44微米的磨料颗粒、第二研磨工位可具有平均尺寸为约36微米的磨料颗粒，以及第三研磨工位可具有平均尺寸为约20微米的磨料颗粒。在每个工位处的粘结材料层的厚度优选为与之相关联的磨料颗粒尺寸的65%。

研磨工位上的磨料颗粒优选移除外科针坯料远端处的材料，以在其远端处形成尖头。在一个实施例中，第一研磨工位中用于研磨的磨料颗粒通常将较为粗糙，而在第二或后续研磨工位中的磨料颗粒较为精细。在一个实施例中，针坯料在载体条中可保持固定构型，并且磨轮120A,120B可绕针坯料174的远端沿轨道移动以形成尖头。

如本文所用，术语“尖头”被定义为指从最大尺寸逐渐减少为远侧最小尺寸的外科针或针坯料的远端，其中该远侧端可具有从穿刺点到用于制备外科针或针坯料的线材的原始直径范围内的多种半径。

参见图8A，在一个实施例中，将一轴线材切割成多个针坯料174，这些针坯料具有位于与针坯料的纵向轴线基本上垂直的平面内的远端180。参见图8B，远端180优选与第一研磨工位202A的旋转磨轮120A邻接（图7）。参见图8C，针坯料的远端180有利地与第二研磨工位202B的第二旋转磨轮120B邻接（图7）。在一个实施例中，在第一研磨工位202A和第二研磨工位202B处（图7）研磨之后，针坯料174的远端180将具有图8C中所示的构型。在一个实施例中，沟槽式研磨表面170（图6C）有利地具有与图8C中所示的针坯料174的远端180的最终研磨形状匹配的形状和/或轮廓。

图9示出了当使用具有不同磨料颗粒的磨轮和磨具时所获得的结果。该图表的第一列示出了磨轮上使用的研磨材料的类型，第二列示出了相对于磨轮上的磨料颗粒的平均尺寸的粘结材料层厚度，第三列指明在研磨过程中是否使用润滑剂，第四列示出了在磨轮失效前可为多少针坯料研磨合适的尖头。如本文所用，结合有关是否在研磨过程中使用了润滑方式的描述，术语“是，间歇喷雾”意指使用间歇的润滑喷雾冷却磨轮的研磨表面，并且术语“是”意指以足够量的润滑剂浸没磨具的研磨表面和针的远端，所述足够量仅低于将使针转向远离磨轮的研磨表面的润滑剂的量。磨轮失效可能是由于多种原因造成的，包括磨料的“胶粘”和/或“封顶”以及磨料脱离。

如图9所示，当通常用于研磨不锈钢针的常规磨轮使用在由诸如钨铼合金的难熔金属合金制成的针上时，该磨轮的寿命是短暂的。例如，当磨轮和磨带使用诸如CBN和金刚石的磨料颗粒时，磨轮和磨带将在研磨8,000根针之前失效。当在研磨期间间歇地使用润滑剂时，具有CBN磨料颗粒的磨轮在失效前的寿命可从500根针延长至4,000根针。

结合具有ABN300、BZN或ABN600磨料颗粒的磨轮使用润滑剂以研磨由钨铼合金制成的外科针将使磨轮的寿命延长至约12,000至38,000根针。然而，当将粘结材料层的厚度从磨料颗粒的平均尺寸的50%增加至65%时获得了意料不到的重要结果。如图表中所示，当使用具有ABN600磨料颗粒的磨轮和厚度为相对于磨料颗粒尺寸的50%的粘结材料层研磨钨铼针时，使用润滑剂将在失效前研磨38,000根针。当使用具有ABN600磨料颗粒的磨轮和厚度为相对于磨料颗粒尺寸的65%的粘结材料层研磨钨铼针时，使用润滑剂将在失效前研磨73,000根针。因此，将粘结材料层的厚度从相对于嵌入其中的磨料颗粒尺寸的50%增加至65%将使磨轮在失效前的寿命从38,000根针增加至73,000根针。

在一个实施例中，在研磨过程中使用的研磨润滑剂为AzollaZS46润滑油。磨料颗粒优选为ABN600磨料颗粒，使用厚度为磨料颗粒的平均尺寸的65%的镀镍粘结材料将其电镀到不锈钢磨轮坯料上。磨轮优选以每分钟约10,000表面英尺旋转以用于研磨外科针。

虽然上述涉及本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下可设计本发明的其它和更多实施例，这仅受下述权利要求范围的限制。例如，本发明设想本文所述的任何实施例中所示或以引用方式并入本文的任何特征可与本文所述的任何其它实施例中所示或以引用方式并入本文的任何特征结合，并且仍然落在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种用于研磨由难熔金属合金制成的外科针的磨具，包括：

具有表面的基底；

上覆所述表面且与所述表面接触的单个粘结材料层；

嵌入所述单个粘结材料层内以从所述表面突出的多个磨料颗粒，其中所述磨料颗粒尺寸相似，并且所述单个粘结材料层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的尺寸的约65%，

其中，所述尺寸相似的磨料颗粒具有在20至44微米之间的平均尺寸。

2.根据权利要求1所述的磨具，其中所述基底包括具有外边缘的磨轮，所述外边缘包括所述表面。

3.根据权利要求1所述的磨具，其中所述基底包含金属。

4.根据权利要求2所述的磨具，其中所述外边缘包括能够容纳外科针坯料的末端的沟槽。

5.根据权利要求1所述的磨具，其中所述尺寸相似的磨料颗粒具有约44微米的尺寸。

6.根据权利要求1所述的磨具，其中所述尺寸相似的磨料颗粒具有约20微米的尺寸。

7.根据权利要求1所述的磨具，其中所述磨料颗粒包括ABN600磨料颗粒。

8.根据权利要求1所述的磨具，其中所述单个粘结材料层包含电镀到所述表面上的镍合金。

9.一种用于研磨由难熔金属合金制成的外科针的可旋转磨轮，包括：

具有研磨表面的可旋转轮；

上覆所述研磨表面且与所述研磨表面接触的镍粘结层；

嵌入所述镍粘结层内的多个磨料颗粒，其中所述磨料颗粒尺寸相似，并且所述镍粘结层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的约65%，

其中，所述磨料颗粒具有20至44微米的尺寸。

10.根据权利要求9所述的可旋转磨轮，其中所述外科针包含钨铼合金。

11.根据权利要求9所述的可旋转磨轮，其中所述镍粘结层包含镍合金。

12.根据权利要求9所述的可旋转磨轮，还包括与所述可旋转轮连接以用于以每分钟约10,000表面英尺旋转所述研磨表面的旋转元件。

13.根据权利要求9所述的可旋转磨轮，还包括能够在所述研磨表面和与所述研磨表面邻接的所述外科针的末端之间的界面处分配润滑剂的润滑器。

14.根据权利要求9所述的可旋转磨轮，其中所述研磨表面包括围绕所述可旋转轮的外边缘延伸的沟槽。

15.一种用于研磨由难熔金属合金制成的外科针的系统，包括：

具有研磨表面的可旋转轮、上覆所述研磨表面且与所述研磨表面接触的单个粘结材料层、以及嵌入所述单个粘结材料层内的多个磨料颗粒，其中所述磨料颗粒尺寸相似，并且所述单个粘结材料层的厚度为尺寸相似的磨料颗粒的约65%；

能够将润滑剂施用到所述研磨表面的润滑装置；以及

与所述可旋转轮连接以用于旋转所述研磨表面的旋转元件，

其中，所述磨料颗粒包括具有20至44微米的平均尺寸的ABN600磨料颗粒。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述单个粘结材料层包含镍合金。

17.根据权利要求16所述的系统，其中将包含镍合金的所述单个粘结材料层电镀到所述研磨表面上，并且所述磨料颗粒从所述单个粘结材料层突出。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述润滑装置能够将所述润滑剂朝介于所述研磨表面和所述外科针的远端之间的界面导引。

19.根据权利要求15所述的系统，其中所述润滑剂为AzollaZS46润滑油。

20.根据权利要求15所述的系统，其中所述旋转元件能够以每分钟约10,000表面英尺旋转所述可旋转轮的所述研磨表面。