現存する医療用チタン合金骨接合ねじの構造が複雑で、サイズが不均一で、表面にバリが多いなどの研磨の課題を解決するために、新しい研磨方法であるローラ式超音波－磁流変複合研磨を提案し、独自にローラ式超音波－磁流変複合研磨装置を設計した。本装置は三磁極励磁構造の電磁石励磁方式を採用し、理論計算およびMaxwellシミュレーション解析により励磁装置の構造寸法とコイルパラメータを決定した。ローラ式超音波－磁流変複合研磨実験プラットフォームを構築し、励磁電流単一要因の研磨実験を実施し、研磨装置内の磁流変液の磁束密度を測定し、シミュレーション結果と比較を行った。電磁石励磁装置のN極幅が35 mm、コイル巻数が1,080巻、線径が1.25 mmのとき、コイルに通せる最大電流は5 Aであり、研磨領域には良好な磁気回路特性が形成され、磁場分布は磁流変研磨区と研磨粒子更新区を形成し、磁流変研磨区の磁束密度は最大0.57 Tに達する。ローラ内の研磨領域磁流変液の磁束密度の測定値はシミュレーション値より小さい。研磨前後の加工物表面粗さの変化率は励磁電流の増加に伴い一旦上昇した後下降し、電流が4 Aのとき、表面粗さは1.39 μmから0.435 μmに低下し、このとき表面粗さ変化率は最大の68.7％を達成した。三磁極励磁構造の電磁石励磁装置の磁束密度は、研磨時の磁流変液の磁場要求を満たし、有効な研磨領域は広い。

磁流変研磨;励磁装置;超音波振動;接骨ねじ;有限要素