DE19928002C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erstellung von medizinischen Paßkörpern - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Erstellung von medizinischen PaßkörpernInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erstellung von medizinischen Paßkörpern, insbesondere von Zahnrestaurationen, sollen einen einfachen Aufbau aufweisen, wobei weiterhin zu beachten ist, daß die Restaurationen nicht durch die Bearbeitungskräfte zerstört werden. Besonders wichtig ist, daß die Paßkörper besonders schnell und genau hergestellt werden können. Um dies zu erreichen, wird eine Vorrichtung mit einem in axialer Richtung entlang einer Vorschubachse 3 verstellbaren Werkstück 1, mit einem ersten Bearbeitungswerkzeug 5 auf einer Seite der Vorschubachse 3 und mit einem gleichzeitig in Betrieb befindlichen zweiten Bearbeitungswerkzeug 15 auf der anderen Seite des Werkstücks 1 vorgeschlagen, bei der die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 als in Rotation versetzbare Stifte mit radialen und stirnseitigen Arbeitsflächen 16, 17, 17' ausgebildet sind und bei der die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 während der Bearbeitung des Werkstücks 1 in etwa auf gleicher Höhe bezüglich der Vorschubachse 3 des Werkstücks angeordnet sind, so daß sie entlang eng zusammenliegender Bearbeitungsflächen 32, 33; 44, 45 arbeiten. DOLLAR A Weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erstellung von me
dizinischen Paßkörpern, insbesondere von Zahnrestaurationen. Unter Zahnrestau
rationen sollen hier sowohl aloplastische wie auch endo- und exoprothetische
Paßkörper verstanden werden. Im zahnmedizinischen Bereich können dies Inlays,
Onlays, Kronen, Brücken, Prothesen, Implantate oder Veneers sein.
In der EP 0 455 853 A1 ist eine Vorrichtung zur Erstellung medizinischer, insbe
sondere zahnmedizinischer Prothetik-Paßkörper, bekannt, die eine Aufnahmevor
richtung für ein Werkstück, aus dem der Paßkörper erstellt wird, aufweist. Die
Aufnahmevorrichtung ist mit einer Werkstückspindel verbunden, die so ausgebil
det ist, daß das Werkstück um eine Vorschubachse in axialer Richtung erstellt
werden kann. Zur Bearbeitung des Werkstücks ist eine erste Werkzeugspindel mit
mindestens einem in Rotation versetzbaren Bearbeitungswerkzeug vorgesehen,
wobei die Werkzeugspindel so angeordnet und gelagert ist, daß das von ihr aufge
nommene zumindest eine Werkzeug senkrecht zur Vorschubachse der Werkstück
spindel zum Werkstück hin und von diesem weg bewegbar ist. Weiterhin ist eine
zweite Werkzeugspindel vorgesehen, die bezüglich der Bewegung relativ zum
Werkstück in gleicher Weise wie die erste Werkzeugspindel angeordnet und gela
gert wird, jedoch gegenüber dieser vorzugsweise um 180° versetzt angeordnet und
getrennt von dieser angetrieben ist. Darüber hinaus sind Steuermittel vorgesehen,
welche die Antriebe der Werkzeugaufnahmevorrichtung und der Werkzeugspindel
im Sinne einer simultanen Bearbeitung des Werkstücks entsprechend vorgegebe
ner Konturendaten steuern.
Durch die zwei getrennt angeordneten und auch getrennt angetriebenen Spindeln
für in Rotation versetzbare Arbeitswerkzeuge ist es möglich, deren Bewegung
zusammen mit der Bewegung des Werkstücks simultan zu steuern und den herzu
stellenden Paßkörper praktisch gleichzeitig mit zwei Werkzeugen zu bearbeiten,
wodurch sich die Arbeitszeit zur Herstellung eines Paßkörpers wesentlich kürzen
läßt.
Dabei können die einander gegenüberliegenden Spindeln in einer Ebene angeord
net werden, wobei wahlweise eine waagrechte Anordnung der Spindeln oder eine
Anordnung der Spindeln senkrecht zu der vorgenannten Ebene oder in einem an
deren Winkel dazu möglich ist.
Die simultane Bearbeitung erfolgt so, daß mit einer Schleifscheibe, die von der
einen Werkzeugspindel angetrieben wird, die äußeren Umrisse der Krone heraus
gearbeitet werden und daß ein Fingerfräser praktisch der Schleifscheibe nachläuft.
Mit dem Fingerfräser erfolgt ein Nachbearbeiten oder Glätten der Oberfläche und
das Ausarbeiten der Fissuren, die, bedingt durch den großen Radius der Schleif
scheibe, von dieser nicht ausgearbeitet werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Werkzeugkombination und ein
Verfahren herauszufinden, mit dem die Formen, die bei medizinischen Paßkör
pern, insbesondere bei typischen Zahnrestaurationen vorliegen, besonders schnell
und genau hergestellt werden können. Dabei ist zu beachten, daß die Paßkörper
nicht durch die Bearbeitungskräfte zerstört werden. Auch ist es erforderlich, daß
die Werkzeuge einen einfachen Aufbau der Werkzeugmaschine erlauben.
Schließlich soll mit den Werkzeugen eine leistungsfähige Lastregelung ermöglicht
werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Er
findung sind die Bearbeitungswerkzeuge als in Rotation versetzbare Stifte mit
radialen und stirnseitigen Arbeitsflächen ausgebildet. Die Bearbeitungswerkzeuge
sind während der Bearbeitung des Werkstücks in etwa auf gleicher Höhe bezüg
lich der Vorschubachse des Werkstücks angeordnet, so daß sie entlang eng zu
sammenliegender Bearbeitungsflächen arbeiten.
Dadurch, daß die Bearbeitungswerkzeuge in etwa auf gleicher Höhe arbeiten,
wird verhindert, daß die Bearbeitungskräfte den Paßkörper zerstören. Durch die
Bearbeitung des Werkstücks auf in etwa gleicher Höhe wird zudem die Bearbei
tungszeit kurz gehalten. Durch die Verwendung von in Rotation versetzbaren
Stiften mit radialen und stirnseitigen Arbeitsflächen lassen sich in einem einzigen
Arbeitsgang die endgültigen Geometrien erzeugen. Ein zweiter Durchgang ist
nicht erforderlich.
Vorteilhafterweise ist das Werkstück in axialer Richtung zustellbar, so daß die
Bearbeitungswerkzeuge in axialer Richtung nicht verstellt werden müssen. Hier
durch wird ein einfacher Aufbau der Werkzeugmaschine möglich.
Um Höhen- und Tiefenunterschiede im Paßkörper herzustellen, ist es von Vorteil,
wenn die Bearbeitungswerkzeuge entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung senk
recht zur Vorschubachse des Werkstücks zum Werkstück hin und von diesem weg
bewegbar sind.
Um darüber hinaus eine Umfangskontur zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn die
Bearbeitungswerkzeuge entlang einer zweiten Bearbeitungsrichtung im wesent
lichen senkrecht zur Vorschubachse des Werkstücks und im wesentlichen senk
recht zur ersten Bearbeitungsrichtung am Werkstück entlang bewegbar sind.
Zur Verwirklichung einer leistungsfähigen Lastregelung ist es vorteilhaft, wenn
das erste und das zweite Bearbeitungswerkzeug getrennt angetrieben sind.
Um die Koordinierung der beiden Bearbeitungswerkzeuge zu ermöglichen, ist es
vorteilhaft, wenn Steuermittel vorgesehen sind, welche die Bewegung der Bear
beitungswerkzeuge im Sinne einer simultanen Bearbeitung des Werkstücks ent
sprechend vorgegebener Konturendaten steuern.
Vorteilhafterweise liegen die Bearbeitungsflächen im wesentlichen senkrecht zur
Vorschubachse, wodurch auf zusätzlich Verstellantriebe für die Bearbeitungs
werkzeuge verzichtet werden kann, da der Vorschub des Werkstücks ausreichend
ist und auf ein Zustellen der Bearbeitungswerkzeuge in Richtung der Vorschu
bachse verzichtet werden kann. Dies bedeutet nicht, daß die Bearbeitungswerk
zeuge sich nicht bewegen, die Bearbeitungswerkzeuge werden lediglich entspre
chend einer vorgegebenen Bearbeitungsfläche, die bezogen auf die Vorrichtung
stets dieselbe ist, bewegt.
Zur Vermeidung von Bearbeitungskräften ist es vorteilhaft, wenn die Bear
beitungsflächen höchstens einen Werkzeugdurchmesser auseinanderliegen.
Um eine genaue Ausrichtung des Werkstücks innerhalb der Vorrichtung zu er
möglichen, ist es vorteilhaft, wenn das Werkstück um die Vorschubachse drehbar
ist. Weiterhin ist das Erstellen von Hinterschneidungen zumindest teilweise mög
lich.
Um die zweite Bearbeitungsrichtung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn das
erste und/oder das zweite Bearbeitungswerkzeug um eine parallel zu der Werk
zeugachse angeordnete Drehachse verstellbar ist. Alternativ hierzu kann auch ein
linearer Spindeltrieb vorgesehen sein, der jedoch konstruktiv aufwendiger ist.
Vorteilhafterweise sind die Bearbeitungswerkzeuge bezüglich der Drehachse so
beabstandet, daß sich die Bearbeitungsflächen berühren und/oder zumindest teil
weise überschneiden.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Abstand der beiden
Werkzeuge zu den jeweiligen Drehachsen gleich groß ist. Ist der Abstand unter
schiedlich, so kann die Lage der Drehachse innerhalb der Vorrichtung so verän
dert werden, daß sich die Bearbeitungsflächen berühren und/oder zumindest teil
weise überschneiden.
Zur Erzeugung einer typischen Zahnrestauration ist es vorteilhaft, wenn ein Bear
beitungswerkzeug ein Zylinderschleifer und das andere Bearbeitungswerkzeug ein
Schleifstift mit sich zur Spitze hin verjüngender Form ist.
Mittels des Zylinderschleifers ist es möglich, die Innenkanten einer Restauration
scharf darzustellen. Die Deckelseite der Restauration kann durch einen spitz zu
laufenden Schleifstift erzeugt werden, wobei Fissuren gerade dann in guter Detail
genauigkeit wiedergegeben werden können, wenn der Schleifstift mit sich zur
Spitze hin verjüngender Form einen Spitzenradius von 0,1 bis 0,5 mm und einen
Kegelwinkel von 15° bis 55° aufweist. Dadurch sind auch die Steuerungseigen
schaften beherrschbar.
Um eine Hinterschneidung des Paßkörpers zu erzeugen, ist es von Vorteil, daß
mindestens ein Werkzeug so um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, daß die
erste Bearbeitungsrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Vorschubachse des
Werkstücks in einem Winkel kleiner als 90° angeordnet ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erstellung von medi
zinischen Paßkörpern, insbesondere von Zahnrestaurationen, unter Verwendung
einer Bearbeitungsmaschine mit mindestens zwei gleichzeitig in Betrieb befindli
chen Bearbeitungswerkzeugen, wobei das Werkstück während der Bearbeitung in
axialer Richtung entlang einer Vorschubachse an den Werkzeugen vorbeigeführt
wird. Gemäß der Erfindung sind die Bearbeitungswerkzeuge als in Rotation ver
setzbare Stifte mit radialen und stirnseitigen Arbeitsflächen ausgebildet, wodurch
ein radialer und/oder stirnseitiger Materialabtrag erfolgt, und sind die Bearbei
tungswerkzeuge in eng zusammenliegenden Bearbeitungsflächen am Werkstück
geführt, wobei die Bearbeitungswerkzeuge folglich in etwa auf gleicher Höhe,
bezogen auf die Vorschubachse, arbeiten.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Paßkörper nicht durch Bear
beitungskräfte zerstört werden, wobei mit der besonderen Geometrie der Bear
beitungswerkzeuge eine zeitsparende Bearbeitung möglich ist.
Dadurch, daß das Werkstück während der Bearbeitung in axialer Richtung an den
Werkzeugen entlang geführt wird und daß zumindest ein Werkzeug in einer ersten
Bearbeitungsrichtung, die senkrecht zur Vorschubachse des Werkstücks ist, zum
Werkstück hin und von diesem weg bewegt wird, lassen sich Höhen- und Tiefen
profile erstellen.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß das Werkstück in
axialer Richtung zugestellt wird, wobei das Werkstück zur Erzeugung von Hinter
schneidungen um die Vorschubachse gedreht wird.
Um die Außenflächen der Paßkörper vollständig zu bearbeiten, ist es vorteilhaft,
wenn die Bearbeitungswerkzeuge in die Bearbeitungsfläche des anderen Bear
beitungswerkzeugs eindringen können.
Um eine zeitoptimale Steuerung der Bearbeitungswerkzeuge zu ermöglichen, ist
es vorteilhaft, wenn die Bearbeitungswerkzeuge in dem Bereich des Werkstücks,
in dem der Paßkörper erzeugt wird, gegenläufig arbeiten. Damit die Bearbei
tungswerkzeuge einander nicht berühren, ist eine Sicherheitssteuerung vorgese
hen, die zum Ausweichen eines der beiden Bearbeitungswerkzeuge führt.
Zur Herstellung von Hinterschneidungen in der Oberfläche des Paßkörpers ist
mindestens ein Bearbeitungswerkzeug so um eine Schwenkachse verschwenkbar,
laß die erste Bearbeitungsrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Vorschubach
se des Werkstücks in einem Winkel kleiner als 90° angeordnet ist.
Um Kollisionen der beiden Bearbeitungswerkzeuge zu vermeiden, wird die Be
wegung der beiden Bearbeitungswerkzeuge am Ende jeder Bearbeitungsfläche
synchronisiert, indem jedes Bearbeitungswerkzeug die für ihn bestimmte Bahn
abfährt und das schnellere Bearbeitungswerkzeug auf das langsamere Bearbei
tungswerkzeug wartet.
Zur Herstellung eines Paßkörpers, der in einen durch eine Äquatorlinie abgrenz
baren oberen Teil und einen unteren Teil aufteilbar ist, bearbeitet vorteilhafterwei
se das eine Bearbeitungswerkzeug den oberen Teil und das andere Bearbeitungs
werkzeug das gegenüberliegende Unterteil des Paßkörpers.
Wenn man in einem Arbeitsgang alle wesentlichen Formen von Restaurationen in
dieser Geometrie herstellen möchte, ist es vorteilhaft, für den unteren Teil einen
Zylinderschleifer zu nehmen und zur Bearbeitung des oberen Teils ein Schleifstift
mit sich zur Spitze hin verjüngender Form zu verwenden.
In der Zeichnung ist eine Schleifmaschine zur Herstellung von Zahnrestaurationen
aus einem Keramikrohling dargestellt, anhand dessen die Erfindung verdeutlicht
wird. Es zeigt die:
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Schleifkammer einer Schleifma
schine, die
Fig. 2 die Lage verschiedener Bearbeitungsflächen bezogen auf das zu
bearbeitende Werkstück, die
Fig. 3 eine Ansicht der Schleifkammer in Richtung von vorne auf das
Werkstück, die
Fig. 4 eine Sicht auf das Werkstück von vorne gemäß Fig. 3 in Vergröße
rung unter Angabe der Schleifbahnen bzw. Bearbeitungsflächen,
die
Fig. 5 eine Sicht auf das Werkstück aus Fig. 3 von der linken Seite der
Fig. 3 aus gesehen unter Weglassung der Werkzeugspindel des Zy
linderfräsers und die
Fig. 6 die Bearbeitungsflächen am Werkstück bei einem bereits teilweise
hergestellten Paßkörper.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Schleifraums einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Erstellung von medizinischen Paßkörpern, insbesondere von Zahnrestaurationen,
gezeigt. Ein Werkstück 1 ist über einen Halter 2 in einer nicht dargestellten Werk
stückspindel eingespannt und mittels der Werkstückspindel in axialer Richtung
entlang einer Vorschubachse 3 in Richtung des Pfeils 4 axial verschiebbar. Auf
einer Seite der Vorschubachse 3 ist ein erstes Bearbeitungswerkzeug 5 angeord
net, welches in einer Werkzeugspindel 6 gelagert und mittels eines Motors 7 in
Rotation versetzbar ist. Das Bearbeitungswerkzeug 5 ist als Zylinderschleifer aus
gebildet. Die Rotation des Bearbeitungswerkzeugs 5 erfolgt um eine Werkzeu
gachse 8. Die Werkzeugachse 8 steht senkrecht auf der Vorschubachse 3.
Die Werkzeugspindel 6 ist um eine Drehachse 9 verstellbar, dargestellt durch den
Pfeil 10. Weiterhin kann die Werkzeugspindel 6 entlang der Drehachse 9 entlang
einer ersten Bearbeitungsrichtung, dargestellt durch den Pfeil 11, senkrecht zur
Vorschubachse 3 des Werkstücks zum Werkstück 1 hin und von diesem weg be
wegt werden.
Aufgrund der Möglichkeit der Verstellung um die Drehachse 9 ist das Bearbei
tungswerkzeug 5 entlang einer zweiten Bearbeitungsrichtung, dargestellt durch
den Pfeil 12, im wesentlichen senkrecht zur Vorschubachse 3 des Werkstücks und
im wesentlichen senkrecht zur ersten Bearbeitungsrichtung 11 am Werkstück 1
entlang bewegbar.
Das Werkzeug 5 ist weiterhin um eine senkrecht zu der Vorschubachse 3 und zu
der Drehachse 9 stehenden Schwenkachse 13 verschwenkbar, dargestellt durch
den Pfeil 14, wodurch die erste Bearbeitungsrichtung 11 des Werkzeugs 5 in Be
zug auf die Vorschubachse 3 des Werkstücks einen Winkel kleiner als 90° an
nehmen kann. Hierdurch lassen sich mit dem Bearbeitungswerkzeug 5 am Werk
stück 1 Hinterschneidungen erzeugen.
Auf der anderen Seite der Vorschubachse 3 ist ein zweites Bearbeitungswerkzeug
15 angeordnet, welches als Schleifstift mit einer Kegelspitze und einem Spitzen
radius von 0,1 bis 0,5 mm ausgebildet ist. Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 wei
sen radiale Arbeitsflächen 16 sowie stirnseitige Arbeitsflächen 17 auf, wobei im
Fall des Bearbeitungswerkzeugs 5 in Form eines Zylinderschleifers die Arbeits
fläche 17 senkrecht zur Werkzeugachse 8 ausgebildet ist, so daß am Übergang
von der radialen Arbeitsfläche zur stirnseitigen Arbeitsfläche ein Winkel von 90°
vorhanden ist. Bei dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 15 ist die stirnseitige Ar
beitsfläche als Kegel mit einem Kegelwinkel von 15° bis 55° ausgebildet, wobei
die Spitze einen Spitzenradius von 0,1 bis 0,5 mm aufweist, so daß hier Vertie
fungen mit mindestens dem Öffnungswinkel des Doppelten des Kegelwinkels
hergestellt werden können.
Das zweite Bearbeitungswerkzeug 15 ist in einer Werkzeugspindel 18 gelagert
und mittels eines Antriebs 19 um eine zweite Werkzeugachse 20, die senkrecht
auf der Vorschubachse 3 steht, antreibbar. Die Werkzeugspindel 18 ist um eine
Drehachse 21, die senkrecht auf der Vorschubachse 3 steht und zu der Werkzeu
gachse 20 um einen Abstand R2 versetzt ist, verstellbar, angedeutet durch den
Pfeil 22. Die Werkzeugspindel 18 und damit das zweite Bearbeitungswerkzeug 15
ist entlang der Werkzeugachse 20 und der Drehachse 21 zur Vorschubachse 3 hin
bewegbar, angedeutet durch den Pfeil 23.
Schließlich kann auch die Werkzeugspindel 18 um eine Schwenkachse 24, die
sowohl senkrecht auf der Vorschubachse 3 als auch auf der Werkzeugachse 8
steht, verschwenkt werden, angedeutet durch den Pfeil 25, wodurch mit dem Be
arbeitungswerkzeug 15 ebenfalls Hinterschneidungen hergestellt werden können.
Für die Herstellung dreidimensionaler Hinterschneidungen kann das Werkstück 1
um die Vorschubachse 3 rotieren, dargestellt durch den Pfeil 26.
Die Werkzeuge 5, 15 sind in einer Mittellage dargestellt, bei der die Werkzeu
gachsen 8, 20, die Drehachsen 9, 21 und Vorschubachse 3 in einer einzigen Ebene
liegen, zu der die Schwenkachsen 13, 24 senkrecht sind. Die Bearbeitungswerk
zeuge 5, 15 sind nicht im Eingriff mit dem Werkstück 1.
In Fig. 2 ist das Werkstück 1 mit dem daraus zu erstellenden Paßkörper 31 zu
sammen mit dem Halter dargestellt. Die Bearbeitung des Werkstücks 1 durch die
Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 erfolgt durch Verschieben des Werkstücks 1 entlang
der Vorschubachse 3 in Richtung des Pfeils 4, wodurch sich das Werkstück 1 an
den Bearbeitungswerkzeugen 5, 15 vorbeibewegt.
Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 werden durch Drehung um die senkrecht zu der
Vorschubachse 3 liegenden Drehachsen 9, 21 entlang einer nahezu senkrecht zu
der Vorschubachse 3 und den Drehachsen 9, 21 ausgerichteten Bearbeitungs
flächen 32, 33 bewegt. Dabei wird zunächst die dem Halter 2 abgewandte Seite
des Werkstücks 1 entlang der Bearbeitungsflächen 32.1, 33.1 bearbeitet. Nach
Fertigstellung der Bearbeitungsflächen 32.1., 33.1 wird das Werkstück 1 in Rich
tung des Pfeil 4 entlang der Vorschubachse 3 ein Stück weit verschoben, höch
stens um den kleineren der beiden Durchmesser der Bearbeitungswerkzeuge 5, 15.
Anschließend erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks 1 entlang einer neuen Bear
beitungsfläche, so daß nach fünfmaligem Vorschub die Bearbeitungsfläche 32.5,
33.5 hergestellt wurde.
In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Drehachsen 9, 21 der Werkzeugspindeln nicht
zusammenfallen. Um die Bearbeitungsflächen 32, 33 gleichwohl in etwa auf glei
cher Höhe bezüglich der Vorschubachse 3 des Werkstücks zu halten, ist der Ab
stand der Drehachsen 9, 21 zu den Bearbeitungsflächen 32, 33 unterschiedlich. Im
Ausführungsbeispiel ist der Abstand R1 größer als der Abstand R2, wobei durch
das Auseinanderfallen der Drehachsen 9, 21 die Bearbeitungsflächen 32, 33 eng
zusammenliegen.
Durch die Pfeile 11, 23 ist weiterhin angedeutet, daß die Bearbeitungswerkzeuge
5, 15 zur Vorschubachse 3 hin und von dieser weg verstellbar sind.
In Fig. 3 ist die Anfangsposition der Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 zu Beginn ei
nes Bearbeitungsvorgangs in Sicht auf die dem Halter gegenüberliegende Seite
des Werkstücks 1 dargestellt, wobei in dem Werkstück 1 der herauszuarbeitende
Paßkörper angedeutet ist. Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 sind um die Drehach
sen 9, 21 ausgelenkt worden, so daß die Werkzeugspindel 6 auf der linken Seite
der Darstellung auf die Darstellung bezogen unten und die Werkzeugspindel 18
auf der rechten Seite der Darstellung auf die Darstellung bezogen nach oben aus
gelenkt wurden. Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 stehen senkrecht zu der Vor
schubachse 3, die senkrecht zu der Darstellungsebene verläuft.
Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 werden für die Bearbeitung gegenläufig an dem
Werkstück 1 in Richtung der Pfeile 10, 22 entlang geführt, wobei die Bearbei
tungswerkzeuge 5, 15 in Richtung der Pfeile 11, 23 zur Vorschubachse 3 und da
mit zum Werkstück 1 hin oder von dieser bzw. diesem weg bewegt werden.
In Fig. 4 ist ein beispielhafter Bearbeitungsweg der beiden Bearbeitungs
werkzeuge 5, 15 wiedergegeben. Der Weg des Bearbeitungswerkzeugs 5 ist durch
die strichpunktierte Linie 41 vorgegeben, wobei die Linie 41 den Verlauf der
stirnseitigen Arbeitsfläche 17 wiedergibt. Die Bewegung des Bearbeitungs
werkzeugs 15 ist durch die durchgezogene Linie 42 verdeutlicht, wobei auch hier
die Linie 42 die stirnseitige Arbeitsfläche 17 des zweiten Bearbeitungswerkzeugs
15 wiedergibt. Zum Herausarbeiten eines Paßkörpers aus dem Werkstück 1 ist
zunächst eine Materialabtragung über die gesamte Fläche des Werkstücks 1 erfor
derlich. Die Materialabtragung erfolgt so, daß das Bearbeitungswerkzeug 5 links
unten in der Darstellung beginnt, wohingegen das Bearbeitungswerkzeug 15
rechts oben in der Darstellung beginnt. Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 bewe
gen sich auf ihren Bearbeitungsflächen (Fig. 2) entlang der Pfeile 10, 22 aufein
ander zu, wobei in einem mittleren Bereich 43 die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15
einander ausweichen. Das Ausweichen erfolgt so, daß über die Steuerungseinheit
der Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 eine Kollision vorab festgestellt wird, worauf
hin ein Bearbeitungswerkzeug 15 in der ersten Bewegungsrichtung 23 soweit vom
Werkzeug 1 entfernt wird, dargestellt durch die Linie 43 mit einem ersten Teil
stück in Richtung vom Werkzeug weg und einem zweiten Teilstück in Richtung
zum Werkstück hin, daß das Bearbeitungswerkzeug 5 ungehindert entlang der
zweiten Bewegungsrichtung 10 am Werkstück 1 entlanggeführt werden kann. Es
handelt sich hier um einen Master-Slave-Betrieb der beiden Bearbeitungswerk
zeugen 5, 15, wobei das Bearbeitungswerkzeug 15 während des Zurückfahrens
entlang der ersten Bewegungsrichtung 23 seine Lage bezogen auf die zweite Be
wegungsrichtung beibehält. Das Bearbeitungswerkzeug 5 überstreicht demnach
die Bearbeitungsfläche 44, die von der Linie 41 begrenzt ist und die durch die
Schraffur von links unten nach rechts oben dargestellt ist. Das Bearbeitungswerk
zeug 15 überstreicht die Bearbeitungsfläche 45, die durch die Linie 42 begrenzt
wird und durch die Schraffur von links oben nach rechts unten dargestellt ist.
Aus Fig. 4 wird ersichtlich, daß bei dieser Steuerung der Bearbeitungswerkzeuge
Teilbereiche 46, 47 vorhanden sind, innerhalb derer das eine Bearbeitungswerk
zeug 5, 15 in die Bearbeitungsfläche des anderen Bearbeitungswerkzeugs 15, 5
eindringt.
In Fig. 5 werden die geometrischen Verhältnisse, die für den Verlauf der Bear
beitungsflächen maßgeblich sind, nochmals verdeutlicht. Ausgehend von dem
sich entlang der Vorschubachse 3 erstreckende Werkstück 1, aus dem der Paßkör
per herausgearbeitet werden muß, fahren die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 auf
einer Kreisbahn mit dem Radius R1 bzw. R2 und die auf den Drehachsen 9 bzw.
21 liegenden Mittelpunkte an dem Werkstück 1 in der zweiten Bearbeitungsrich
tung entlang und bewirken einen Materialabtrag. In dem zentralen Bereich 43
erfolgte noch kein Materialabtrag, hier werden sich die Bearbeitungswerkzeuge 5,
15, wie bezüglich Fig. 4 erläutert, mit weiterem Zustellen in Richtung der zweiten
Bearbeitungsrichtung ausweichen.
Unterhalb des Bearbeitungswerkzeugs 5 erkennt man den Verlauf der Linie 41,
was bedeutet, daß dort das noch tiefer in die Darstellungsebene hineinversetzte
Material des Werkstücks 1 stehengeblieben ist und zu einem späteren Zeitpunkt
von dem Bearbeitungswerkzeug 15 entfernt wird. Obwohl sich die Bearbeitungs
werkzeuge 5, 15 auf Kreisbahnen mit unterschiedlichem Radius R1, R2 bewegen,
sind die Bearbeitungsflächen entlang dieser Kreisbahnen im wesentlichen auf
gleicher Höhe bezüglich der Vorschubachse 3 des Werkstücks und im wesentli
chen senkrecht zu der Vorschubachse 3. Selbstverständlich ist es möglich, anstelle
einer Kreisbewegung um die Drehachsen 9, 21 eine rein lineare Bewegung der
Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 vorzusehen, was allerdings einen etwas höheren
apparativen Aufwand erfordert. Gleichwohl kann die erfindungsgemäße Lehre
auch durch linear bewegte Bearbeitungswerkzeuge verwirklicht werden.
In Fig. 6 sind die auf einer Kreisbahn mit dem Radius R1 bzw. R2 verlaufenden
Bearbeitungsflächen 32, 33 schematisch dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß im
Bereich der Vorschubachse 3 die Bearbeitungsflächen 32 und 33 ineinander über
gehen. Betrachtet man die Bearbeitungsflächen als Kreisbogen, so berühren sich
die beiden Kreisbogen im Schnittpunkt mit der Vorschubachse 3.
In Fig. 7 ist der Verlauf der Bearbeitung in einen Bereich des Werkstücks 1 ge
zeigt, in dem der Paßkörper zum Teil bereits aus dem Werkstück 1 herausgear
beitet wurde, so daß die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 die Konturen des Paßkör
pers erzeugen müssen. Durch die strichpunktierte Linie 41 wird wiederum der
Arbeitsbereich des Bearbeitungswerkzeugs 5 angegeben, wobei das Bearbei
tungswerkzeug 5 in Richtung des Pfeils 11 zum Werkstück hin bzw. vom Werk
stück weg bewegt wird und in Richtung des Pfeils 10 am Werkstück 1 entlang
bewegt wird. Das Bearbeitungswerkzeug 15 wird in Richtung des Pfeils 23 zum
Werkstück hin bzw. von diesem weg bewegt und in Richtung des Pfeils 22 am
Werkstück 1 entlang bewegt. Die Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 überkreuzen sich
dabei an einer Äquatorlinie 48, die durch die Aneinanderreihung der Kreuzungs
punkte in jeder Bearbeitungsebene entsteht. Die Äquatorlinie 48 teilt den Paßkör
per in einen oberen Teil 49 und einen unteren Teil 50, wobei der obere Teil 49
ausschließlich von dem Bearbeitungswerkzeug 15 und der untere Teil 50 aus
schließlich von dem Bearbeitungswerkzeug 15 bearbeitet wurde.
Die für Zahnrestaurationen typischen Geometrien bevorzugen für die Gestaltung
des unteren Teils 50 den Einsatz eines Zylinderschleifers mit einer stirnseitigen
Arbeitsfläche 17, die senkrecht zu der radialen Arbeitsfläche 16 angeordnet ist, so
daß in Kavitäten 51 angeordnete Ecken 52 vollständig ausgearbeitet werden kön
nen.
Zur Gestaltung des oberen Teils wird ein Bearbeitungswerkzeug mit einer stirn
seitigen Arbeitsfläche 17' in Form eines Kegels verwendet, wobei die Kegelspitze
einen Radius von 0,1 bis 0,5 mm aufweist. Der Kegelwinkel, d. h. der Winkel
zwischen der Mantellinie des Kegels und der Werkzeugachse beträgt zwischen
15° und 55°, so daß der doppelte Kegelwinkel, auch als Öffnungswinkel bezeich
net, zwischen 30° und 110° liegt. Mit einer derartigen Schleifgeometrie können
die zur Erstellung von Zahnrestaurationen erforderlichen Oberflächenverläufe und
hier insbesondere die Fissuren in hinreichender Feinheit dargestellt werden. Wei
terhin können Rundungen aufgrund der Kegelspitze dem idealen Verlauf besser
angenähert werden.
Dabei ist es in der Regel nicht erforderlich, das Werkzeug 1 um die Vorschubach
se 3 zu drehen, um die Fissuren zu erzeugen. Das Werkstück 1 kann während der
gesamten Bearbeitung in der einmal eingenommenen Lage verbleiben und wird
lediglich in Richtung der Vorschubachse 3 bewegt.
Auch in diesem Bearbeitungsstadium überlappen sich die Bearbeitungsflächen 44,
45 in den Bereichen 46, 47 bzw. dringt ein Bearbeitungswerkzeug in die Bear
beitungsfläche des anderen Bearbeitungswerkzeugs ein.
Die Steuerung der Bearbeitungswerkzeuge 5, 15 ist so, daß am Ende jeder Bear
beitungsfläche das schnellere Bearbeitungswerkzeug auf das langsamere Bear
beitungswerkzeug wartet, bevor die nächste Bearbeitungsfläche zur Bearbeitung
kommt.
Claims (25)
1. Vorrichtung zur Erstellung von medizinischen Paßkörpern, insbesondere von
Zahnrestaurationen, mit einem in axialer Richtung entlang einer Vorschubachse
(3) verstellbaren Werkstück (1), mit einem ersten Bearbeitungswerkzeug (5) auf
einer Seite der Vorschubachse (3) und mit einem gleichzeitig in Betrieb
befindlichen zweiten Bearbeitungswerkzeug (15) auf der anderen Seite des
Werkstücks (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungswerkzeuge (5,
15), als in Rotation versetzbare Stifte mit radialen und stirnseitigen Arbeitsflächen
(16, 17, 17') ausgebildet sind und daß die Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) während
der Bearbeitung des Werkstücks (1) in etwa auf gleicher Höhe bezüglich der
Vorschubachse (3) des Werkstücks angeordnet sind, so daß sie entlang eng
zusammenliegender Bearbeitungsflächen (32, 33; 44, 45) arbeiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück
(1) in axialer Richtung zustellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) entlang einer ersten Bearbeitungsrichtung
senkrecht zur Vorschubachse (3) des Werkstücks zum Werkstück (1) hin und von
diesem weg bewegbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) entlang einer zweiten Bearbeitungsrichtung (12)
im wesentlichen senkrecht zur Vorschubachse (3) des Werkstücks und im
wesentlichen senkrecht zur ersten Bearbeitungsrichtung (11) am Werkstück (1)
entlang bewegbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Bearbeitungswerkzeug (5, 15) getrennt angetrieben
sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Steuermittel vorgesehen sind, welche die Bewegung der Bearbeitungs
werkzeuge (5, 15) im Sinne einer simultanen Bearbeitung des Werkstücks (1)
entsprechend vorgegebener Konturendaten steuern.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bearbeitungsflächen im wesentlichen senkrecht zur Vorschubachse (3)
sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bearbeitungsflächen höchstens einen Werkzeugdurchmesser auseinander
liegen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkstück (1) um die Vorschubachse (3) drehbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und/oder das zweite Bearbeitungswerkzeug (5, 15) um eine parallel
zu der Werkzeugachse (8, 20) angeordnete Drehachse (9, 21) verstellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungswerkzeuge bezüglich der Drehachse (9, 21) so beabstandet sind, daß
sich die Bearbeitungsflächen berühren und/oder zumindest teilweise
überschneiden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
Abstand der beiden Werkzeuge (5, 15) zu den jeweiligen Drehachsen (9, 21)
gleich groß ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Bearbeitungswerkzeug (5) ein Zylinderschleifer und das andere Bearbei
tungswerkzeug (15) ein Schleifstift mit sich zur Spitze hin verjüngender Form ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifstift
(15) mit sich zur Spitze (17) hin verjüngender Form einen Spitzenradius von 0,1
bis 0,5 mm und einen Kegelwinkel von 15° bis 55° aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Werkzeug (5) so um eine Schwenkachse verschwenkbar ist,
daß die erste Bearbeitungsrichtung (11) des Werkzeugs (5) in Bezug auf die
Vorschubachse (3) des Werkstücks (1) in einem Winkel kleiner als 90°
angeordnet ist.
16. Verfahren zur Erstellung von medizinischen Paßkörpern, insbesondere von
Zahnrestaurationen, unter Verwendung einer Bearbeitungsmaschine mit
mindestens zwei gleichzeitig in Betrieb befindlichen Bearbeitungswerkzeugen (5,
15), wobei das Werkstück (1) während der Bearbeitung in axialer Richtung
entlang einer Vorschubachse (3) an den zu beiden Seiten des Werkstücks (1)
angeordneten Werkzeugen (5, 15) vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) als in Rotation versetzbare Stifte mit
radialen und stirnseitigen Arbeitsflächen (16, 17, 17') ausgebildet sind und ein
radialer und/oder stirnseitiger Materialabtrag erfolgt und daß die
Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) in eng zusammenliegenden Bearbeitungsflächen
(32, 33) am Werkstück geführt sind und folglich in etwa auf gleicher Höhe,
bezogen auf die Vorschubachse (3), arbeiten.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück
(1) während der Bearbeitung in axialer Richtung an den Werkzeugen (5, 15)
entlang geführt wird und daß zumindest ein Werkzeug (5, 15) in einer ersten
Bearbeitungsrichtung (11, 23), die senkrecht zur Vorschubachse (3) des
Werkstücks ist, zum Werkstück (1) hin und von diesem weg bewegt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (5, 15) entlang einer zweiten
Bearbeitungsrichtung (10, 22) im wesentlichen senkrecht zur Vorschubachse (3)
des Werkstücks und im wesentlichen senkrecht zur ersten Bearbeitungsrichtung
(11, 23) am Werkstück (1) entlang bewegbar ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkstück (1) in axialer Richtung zugestellt wird und daß das Werkstück
(1) zur Erzeugung von Hinterschneidungen um die Vorschubachse (3) gedreht
wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Bearbeitungswerkzeug (5, 15) zumindest zeitweise in die Bearbeitungs
fläche (32, 33; 44, 45) des anderen Bearbeitungswerkzeugs (32, 33; 44, 45)
eindringt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) in dem Bereich des Werkstücks, in dem der
Paßkörper erzeugt wird, gegenläufig arbeiten.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung von Hinterschneidungen in der Oberfläche des Paßkörpers
mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (5, 15) so um eine Schwenkachse (13, 24)
verschwenkbar ist, daß die erste Bearbeitungsrichtung (11, 23) des Werkzeugs in
Bezug auf die Vorschubachse (3) des Werkstücks in einem Winkel kleiner als 90°
angeordnet ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung der beiden Bearbeitungswerkzeuge (5, 15) am Ende jeder
Bearbeitungsfläche (32, 33; 44, 45) synchronisiert werden, in dem jedes
Bearbeitungswerkzeug (5, 15) die für ihn bestimmte Bahn abfahrt und das
schnellere Bearbeitungswerkzeug (5, 15) auf das langsamere Bearbeitungs
werkzeug (5, 15) wartet.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der zu erstellende, Paßkörper in einen durch eine Äquatorlinie (48)
abgrenzbaren oberen Teil (49) und einen unteren Teil aufteilbar ist, wobei das
eine Bearbeitungswerkzeug (15) den oberen Teil (49) und das andere
Bearbeitungswerkzeug (5) den gegenüberliegenden unteren Teil (50) des
Paßkörpers bearbeitet.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bearbeitung des unteren Teils (50) ein Zylinderschleifer und zur
Bearbeitung des oberen Teils (49) ein Schleifstift mit sich zur Spitze hin
verjüngender Form verwendet wird.
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