Coincidence of the technology and the surface topography of spherical elements occuring during machining process of high precision

• Autorzy: Niemczewska-Wójcik M.

Warianty tytułu

PL

Koincydencja technologii i topografii powierzchni elementów sferycznych kształtowanych w procesie obróbki precyzyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents issues concerning the surface layer and the changes in surface topography with respect to spherical elements at the subsequent stages of manufacturing process. Special attention was paid to the forming of surface topography in precision machining processes (preliminary grinding, precision grinding, lapping with polishing). The subjects of research and analysis were spherical elements made of a biomaterial, i.e. titanium alloy (Ti-6.5Al-l.3Si-2Zr). The surfaces of the studied components shaped during the subsequent operations of abrasive machining processes were measured using a coordinate measurement machine (CMM) and a white light interferometer (WLI). Based on the obtained results, the changes in the surface topography of metallic spherical elements brought about during the subsequent operations of precision machining processes were assessed. In addition to this, functional properties of these surfaces were identified.

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące warstwy wierzchniej oraz zmian topografii powierzchni elementów sferycznych podczas kolejnych etapów procesu wytwarzania. Szczególną uwagę zwrócono na kształtowanie topografii powierzchni w obróbce precyzyjnej (szlifowanie wstępne, szlifowanie precyzyjne, docieranie z polerowaniem). Przedmiotem badań oraz analiz były elementy o zarysie sferycznym wykonane z biomateriału – stopu tytanu (Ti-6.5Al-1.3Si-2Zr). Powierzchnie elementów ukształtowane w kolejnych etapach procesu obróbki ściernej zostały zbadane z wykorzystaniem współrzędnościowej maszyny pomiarowej (Coordinate Measurement Machine – CMM) oraz interferometru optycznego (White Light Intereferometry – WLI). Na podstawie otrzymanych wyników oceniono proces zmian topografii powierzchni metalowych elementów sferycznych podczas kolejnych etapów procesu obróbki precyzyjnej oraz określono potencjalne właściwości użytkowe tych powierzchni.

Słowa kluczowe

EN

biomaterials; precision machining; surface topography; functional properties

PL

biomateriały; obróbka precyzyjna; topografia powierzchni; potencjalne właściwości użytkowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 6
• Strony: 83--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Niemczewska-Wójcik M.

• Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, al. Jana Pawia II 37, 31-864 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. ASTM F2033-12: Standard Specification for Total Hip Prosthesis and Hip Endoprosthesis Bearing Surfaces Made of Metallic, Ceramic and Polymeric Materials, 2012.
• 2. Będziński R.: Biomechanika inżynierska. Wybrane zagadnienia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• 3. Gierzyńska-Dolna M.: Biotribologia. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, ISBN 83-7193-179-4, Częstochowa 2002.
• 4. Katti K.S.: Biomaterials in Total Joint Replacement. Biointerfaces 39 (2004), 133÷142.
• 5. Kuś A., Nałęcz M. - red.: Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna. T4 - Biomateriały. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 1990, 157÷177.
• 6. Łaskawiec J., Michalik R.: Zagadnienia teoretyczne i aplikacyjne w implantach. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• 7. Marciniak J.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013.
• 8. Niemczewska-Wójcik M., Mathia T., Wójcik A.: Measurement techniques used for analysis of the geometric structure of machined surfaces. Management and Production Engineering Review, Vol. 5, Number 2, 2014, s. 27-32.
• 9. Niemczewska-Wójcik M., Piekoszewski W.: Analiza procesów tribologicznych występujących w skojarzeniu panewka-główka endoprotezy stawu biodrowego. Tribologia: teoria i praktyka 6/2015, s. 81-92.
• 10. Ondracek G., Nicolopoulos P., Stamenkovic I., Toscand E.H.: Man, Medicine and Materials -Biomaterials. Ceramica Acta, Bolonia 1989, 657÷671.
• 11. Pawlus P., Wieczorowski M. and Mathia T.: The Errors of Stylus Methods in Surface Topography Measurements. Wydawnictwo ZAPOL, ISBN 98-78-83-7518- 699-4, 2014.
• 12. PN-EN 13485: Wyroby medyczne. System zarządzania jakością. Wymagania do celów przepisów prawnych 2005.
• 13. PN-EN 14630: Nieaktywne implanty chirurgiczne. Wymagania ogólne; 2005.
• 14. Szymański A. - red.: Biomineralizacja i biomateriały. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1991.
• 15. Whitehouse D.J.: Handbook of surface and nanometrology. CRC Press, Boca Raton/London/New York 2011
• 16. Williams D.F.: Biocompatibility Considerations in the Use of Orthopedic Implant Alloys. Liverpool 1987.
• 17. Kompleksowe badania wpływu czynników technologicznych oraz warunków współpracy na mechanizm zużycia implantów. Projekt badawczy IP2011 038471. Politechnika Krakowska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji.
• 18. Technologiczny system innowacyjnych metod obróbki materiałów o specjalnych właściwościach. Projekt rozwojowy NR03 0031 10. Politechnika Krakowska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).