DE3716580C2

DE3716580C2 -

Info

Publication number: DE3716580C2
Application number: DE3716580A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Kitamoto Saitama Jp Kyotani
Original assignee: GC Dental Industiral Corp
Current assignee: GC Corp
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1992-09-03
Also published as: DE3716580A1; CH672586A5; GB2191126B; GB2191126A; GB8711647D0; US4834655A; DE8707113U1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Dentalzerspanungswerkzeug zum Schneiden oder Bearbeiten von Kavitäten von Zähnen oder Zahnersatzmaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der GB 7 32 124 ist ein Dentalzerspanungswerkzeug mit einem konisch sich vergrößernden vorderen Ende bekannt, das eine Vielzahl von Nuten in Dextral-Spiralform als Ausflußkanäle für das Bohrklein oder dergleichen trägt. Dabei sind die Nuten auf dem Außenflächenteil des Arbeitsabschnitts ausgebildet. Des weiteren umfaßt das Dentalzerspanungswerkzeug einen Abschnitt, auf dem harte abrasive Körner auf der Außenfläche des Arbeitsabschnitts abgeschieden sind, und zwar abgesehen von den Bereichen der Nuten. Als besonders nachteilig bei diesem Dentalzerspanungswerkzeug hat sich dessen verhältnismäßig kleiner Schneidwirkungsgrad für den Fall herausgestellt, daß der Kopf des Schaftes einen nur kleinen Außendurchmesser aufweist. Hierdurch ist nämlich das Flächenverhältnis des Abschnitts mit dem Kopf des Schaftes, der mit den harten abrasiven Körnern versehen ist, aufgrund des Vorhandenseins von der Vielzahl der Nuten derart vermindert, daß die Kontaktfläche dieses Abschnitts mit den Zähnen oder den wiederhergestellten Zähnen oder dem Zahnersatz zwangsläufig abnimmt. Dies aber wiederum führt zu einem Absinken des Schneidwirkungsgrades insgesamt. Dies wird bei niedrigen Drehzahlen umso bedeutsamer.

Des weiteren geht aus der DE-Z: Dental-Echo, Band 32, 1962, Heft 2, Seiten 63-65, ein Dentalzerspanungswerkzeug hervor, dessen Arbeitsabschnitt mit einer nahezu achsparallelen Nut zum Abführen des Bohrkleins sowie mit harten abrasiven Körnern, ausgenommen des Bereiches der Nut, versehen ist. Dieses Dentalzerspanungswerkzeug hat den Nachteil einer nur ungenügenden Entfernung von Bohrklein bzw. Bohrtrümmern sowie einer schlechten Wärmeabführung, die jeweils durch das Schneiden von Zähnen oder wiederhergestellten Zähnen bzw. Zahnersatz auftreten.

Schließlich ist in der US 35 10 990 eine Reibahle zur Bearbeitung von Oberflächen aus Glas oder glasartigen Materialien beschrieben.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dentalzerspanungswerkzeug zum Schneiden oder Bearbeiten von Kavitäten von Zähnen oder Zahnersatzmaterial gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 weiterzubilden, welches einen hohen Schneidwirkungsgrad aufweist und eine verbesserte Entfernung von Bohrklein bzw. Bohrtrümmern sowie Abfuhr von Wärme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Dentalzerspanungswerkzeuges ist einerseits ein zufriedenstellender Schneidwirkungsgrad in den jeweiligen Abschnitten sichergestellt und andererseits eine zufriedenstellende Entfernung von Bohrklein bzw. Bohrtrümmern sowie eine ausreichende Abfuhr von Wärme gewährleistet. Einerseits verhindert die Dimensionierung des Dentalzerspanungswerkzeugs nach der Erfindung ein Absinken im Schneidwirkungsgrad. Dementsprechend bleibt der hohe Schneidwirkungsgrad selbst für den Fall erhalten, daß der Kopf des Schaftes von dem Dentalzerspanungswerkzeug nach der Erfindung einen verkleinerten Außendurchmesser besitzt und möglicherweise noch zusätzlich unter niedriger Last verwendet wird. Unter hoher Last wird der Schneidwirkungsgrad des Dentalzerspanungswerkzeuges nach der Erfindung sogar noch weiter gesteigert. Andererseits wird die Entfernung von Bohrklein bzw. Bohrtrümmern die Abfuhr von Wärme aufgrund des kontinuierlichen wechselseitigen Kontakts der oder jeder Nut mit dem mit harten abrasiven Körnern besetzten Abschnitt und der Wahl der Gesamtsumme der Breite der oder jeder Nut durchgeführt, und zwar ohne nachteilige Beeinflussung des Schneidwirkungsgrades des Dentalzerspanungswerkzeuges nach der Erfindung. Zusätzlich sind die auf die Zähne oder wiederhergestellten Zähne oder Zahnersatz ausgeübten Schläge auf ein niedriges Niveau eingestellt, was zu einer schmerzfreien Behandlung der Patienten insgesamt führt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Schneidwerkzeugs nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungs form des Schneidwerkzeugs nach der Erfindung;

Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungs form des Schneidwerkzeugs nach der Erfindung; und

Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnitt (Stirnansicht) längs der Linie C-C der Fig. 5.

Ein Schaft 1 wird durch einen Stahldraht guter mechanischer Bearbeitbarkeit gebildet, der eine Festigkeit hat, die beständig bei Hochgeschwindigkeitsbohren oder -schneiden ist. Ein rostfreier Stahldraht guter Korrosionsbeständig keit wird zu diesem Zweck bevorzugt. Der Schaft 1 umfaßt einen Kopf 2, der in der Grundform konisch, zylindrisch oder kugelförmig ist. Der Kopf 2 kann aus einer Kombination einer solchen Gestalt bestehen. Der Kopf 2 des Schaftes 1 ist auf seinem Außenflächenteil mit einer oder zwei oder mehr dextralspiralförmigen Nuten 3 versehen, die von ver schiedenen Querschnittsgestalten sein können, einschließ lich halbkreisförmig, von V-Gestalt, von U-Gestalt, wenn der Schneidwirkungsgrad und die wirksame Entfernung von Bohrtrümmern und Wärme sichergestellt sind.

Die harten abrasiven Körner 4 sind ebenfalls fest auf diesem Außen flächenteil, abgesehen von der oder den Nuten 3, vorgesehen und weisen natürliche oder künstlichen Diamant, Aluminiumoxid, Carborundum, kubisches Bornitrid, TiC Keramiken, ZrO₂ Keramiken, Si₃N₄ Keramiken und dergleichen auf. Im allgemeinen läßt sich die Befestigung harter abrasiver Körner dadurch erreichen, daß man ein Elektroplattieren oder Galvanisieren mittels Nickels oder Chroms vornimmt, wie bezüglich der ersten Aus führungsform der Fig. 1 und 2 sowie bezüglich der Fig. 5 und 6 gegeben. Alternativ kann ein Hartlöten, wie nach der dritten Ausführungsform der Fig. 3 und 4 zur Anwendung kommen, das allein oder in Kombination mit dem Elektro plattieren bzw. Galvanisieren angewendet werden kann. Ein Hals 5 ist zwischen dem Kopf 2 und dem Schaft 1 vorgesehen.

Für die Herstellung gemäß der Erfindung gibt es mehrere Wege.

Der erste Weg ist der beste. Jede Spiralnut 3 wird mechanisch geformt, bevor die Befestigung harter abrasiver Körner am Kopf 2 des Schaftes 1 erfolgt. Nachdem jede Nut 3 isoliert wurde, werden harte abrasive Körner auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2, abgesehen von jeder Nut 3, durch Elektro plattieren oder Galvanisieren befestigt. Die zweite Mög lichkeit ist die folgende: Eine dextral Spiralisolierung kann auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2 des Schaftes 1 vor der Befestigung harter abrasiver Körner hieran erfolgen; die harten abrasiven Körner können dann am Außenflächenteil, abgesehen von dieser Isolierung, mittels Elektrogalvanisierens oder Elektroplattierens, befestigt sein. Der dritte Weg ist der folgende: Man kann auch harte abrasive Körner am Kopf 2 des Schaftes 1 durch Elektroplattieren oder Hartlöten befesti gen und hernach dextral die Spiralbearbeitung an dem Außen flächenteil des Kopfes 2 zur Bildung jeder Nut 3 vornehmen.

Grundsätzlich sollte jede Nut 3 vorzugsweise die gleiche Breite w über ihre gesamte Länge haben; die Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf solch eine Anordnung be schränkt. Hat beispielsweise der Kopf 2 des Schaftes 1 konische Gestalt, so ist es notwendig, graduell die Breite w jeder Nut gegen diesen am weitesten stirnseitig befind lichen Teil zu vermindern, da es schwer ist, sie auf diesem am weitesten stirnseitig gelegenen Teil auszubilden, und zwar wegen den Schwierigkeiten bei der Verarbeitung und weil dies zu einem Absenken des Schneidwirkungsgrades Anlaß gibt. Wirksam ist dies auch zur Entfernung der Bohrtrümmer. Wenn der Kopf des Schaftes von Kugelgestalt ist, bevorzugt man andererseits allmählich die Breite w der oder jeder Nut 3 zu vermindern, da die Umfangsgeschwindigkeit des Kopfes so in der Nachbarschaft des am weitesten stirnseitig befind lichen Teils vermindert wird, daß nur ein geringer oder kein Schneidwirkungsgrad in diesem Teil erhalten wird. Was die Breite w des oder jeder Nut 3 angeht, befreit von jedem Besatz mit irgendwelchen abrasiven Körnern, so ist die Summe W der Breite w der oder jeder Nut 3 im Abschnitt normal zur Achse des Kopfes 2 des Schaftes 1 in der Größenordnung von (1/50 bis 2/5)×πD, was gleich oder geringer als die halbe Länge des Außenumfangs des Querschnitts des Kopfes 2 des Schaftes 1 bis auf den am weitesten stirnseitig be findlichen Endabschnitt ist, wobei D der Außendurchmesser des Abschnitts senkrecht zur Achse des Kopfes 2 des Schaftes 1 ist. Wenn die Gesamtsumme W der Breite w der oder jeder Nut 3 kleiner als (1/50) ×πD ist, so erzeugt der konti nuierlich abwechselnde Kontakt der oder jeder Nut 3 mit dem mit abrasiven Körnern besetzten Teil nicht seinen eigenen Effekt, was zu einem Absinken des Schneidwirkungsgrads und zu Schwierigkeiten führt, die bei der Entfernung von Bohr trümmern und Wärme auftreten. Ist die Gesamtsumme W der Breite w der oder jeder Nut 3 größer als (2/5)×πD, so ist das Flächenverhältnis des mit abrasiven Körnern 4 be setzten Teiles im Kopf 2 des Schaftes 1 so reduziert, daß die Entfernung von Bohrtrümmern und Wärme leicht vorgenommen werden kann, ein Abfall im Schneidwirkungsgrad ist jedoch gegeben.

Ein Winkel R , der bezüglich der Achse des Kopfes 2 des Schaftes 1 geneigt ist, ist ein besonderer Faktor mit einem Einfluß auf den Schneidwirkungsgrad. Ein besonders aus gezeichneter Schneidwirkungsgrad wird erhalten, wenn der Winkel R gerade oder etwa 0° beträgt. Da große Stöße dann auf die Zähne oder Zahnersatz bzw. wiederhergestellte Zähne ausgeübt werden, leidet der Patient leicht an Schmerzen. Diese Tendenz nimmt ab, sowie der Neigungswinkel von 0° bis zu 5° sich vergrößert. Wenn jedoch der Neigungswinkel R im Bereich von 5° bis 60° liegt, wird ein ausgezeichneter Schneidwirkungsgrad sichergestellt, während die auf die Zähne oder den Zahnersatz hiervon ausgeübten Schläge in der Größe vermindert werden. Ein Neigungswinkel R , der jedoch 60° überschreitet, führt zu einem Absinken im Schneidwirkungsgrad. Man bevorzugt daher, daß der Neigungswinkel R bezüglich der Längsachse des Schaftes 1 im Bereich zwischen 5° und 60° beträgt. Der Neigungswinkel R sollte vorzugsweise über die Gesamtlänge des Kopfes 2 konstant bleiben. Die Länge des Halses 5 kann jedoch nicht aufgrund der großen Länge des Kopfes 2 gesteigert werden, wie dies der Fall bei der Aus führungsform der Fig. 5 ist, mit dem Ergebnis, daß dort, wo es wahrscheinlich ist, daß jede dextralspiralförmige Nut 3 sich gegenüber dem Schaft 1 so erstreckt, daß sie mechanisch auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2 des Schaftes 1 geformt wird, wobei der Neigungswinkel R im Bereich bis zu 60° nur auf der Schaftseite des Kopfes 2 vergrößert werden kann.

Die Anzahl der nicht mit harten abrasiven Körnern gefüllten Nuten 3 ist auch ein Faktor, der einen großen Einfluß auf den Schneidwirkungsgrad und die Entfernung von Bohrklein und Wärme hat. Im Falle des in Fig. 1 gezeigten Dentalzerspanungswerkzeugs sind zwei Nuten 3 vorgesehen. Drei oder mehr Nuten vorzusehen, bringt Verbesserungen bei der Entfernung von Bohrtrümmern und Wärme. Wo jedoch der Kopf 2 des Schaftes 1 einen kurzen Durchmesser und Umfangslänge aufweist, ist die Fläche des Teils 4, auf dem die abrasiven Körner im Kopf 2 des Schaftes 1 befestigt sind, so vermindert, daß seine Kontaktfläche zu den Zähnen oder dem Zahnersatz hierfür reduziert wird, was zu einem Absinken im Schneidwirkungsgrad führt. Diese Tendenz wird insbesondere bei der Anwendung geringer Last deutlich. Es ist daher wünschenswert, daß die Anzahl der Nuten 3 im Grunde bei 2 liegt. Im Falle des in den Fig. 3 und 5 dargestellten Dentalzerspanungswerkzeugs, wo der Kopf 2 des Schaftes 1 länger als der des Dentalzerspanungswerkzeugs der Fig. 1 ist und von grundsätzlich konischer Gestalt ist, ist jedoch zu bevorzugen, daß die Anzahl der im Bereich des Kopfes 2 zu bildenden Nuten, die sich von dem Mittel teil zu den Endbereichen erstreckt, gleich 1 ist.

Die Gründe hierfür sind, daß dann, wenn zwei Nuten 3 vor gesehen sind, der Außendurchmesser des Bereiches des Kopfes 2 vom Mittel zu den Endbereichen so vermindert ist, daß eine Verminderung in der Fläche des mit Abrasivkörnern besetzten Abschnitts 4 im Kopf 2 des Schaftes 1 und dann die Kontakt fläche hiervon zu einem Zahn oder Zahnersatz ist, was zu einem Absinken in dem Schneidwirkungsgrad des Kopfes 2 von seinem mittigen zu seinen stirnseitigsten Teilen führt.

Das Dentalzerspanungswerkzeug nach der Erfindung ist auch zum Schneiden von Zähnen oder Zahnersatz oder wiederhergestellten Zähnen ausgelegt. Deswegen ist keine besondere Begrenzung hinsichtlich der zu verwendenden abrasiven Körner gegeben, wenn sie die Festigkeit haben, die das Schneiden von Emaille mit einer Knoophärte von etwa 340 und Dentalwiederher stellungen bzw. Zahnersatz mit einer Härte von 30 bis 150 haben. Es ist jedoch wünschenswert, daß natürlicher oder künstlicher Diamant verwendet wird, da dieser insbesondere hinsichtlich Schneidwirkungsgrad und Haltbarkeit besser ist.

Was nun das in Fig. 1 gezeigte Dentalzerspanungswerkzeug angeht, so umfaßt der Schaft 1 den Kopf 2, auf dessen Außenflächenteil zwei dextral Spiralnuten 3 von halbkreisförmiger Gestalt ausgebildet sind, die jeweils einen Neigungswinkel R von 30°, bezogen auf die Achse des Schaftes 1, haben und über eine Breite w von 0,35 mm im Bereich senkrecht zu die ser Achse verfügen, eine Breite entsprechend 1/10 bis 1/5 der Umfangslänge (Gesamtsumme W der Breite w der Nuten 3= (1/5 bis 2/5)×πD) des Kopfes 2 haben, abgesehen für seinen stirnseitigsten Endabschnitt. Der Außenflächenteil des Kopfes 2 bis auf die Nuten 3 ist fest mit natürlichen abrasiven Körnern durch Elektroplattieren oder Galvanisieren zur Bildung des Abschnitts 4, der mit den harten abrasiven Körnern besetzt ist.

Bezüglich des in Fig. 3 gezeigten Dentalzerspanungswerkzeugs ist zu sagen, daß der Schaft 1 auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2 mit zwei dextral Spiralnuten 3 von V-Gestalt im Querschnitt versehen ist, die je einen Neigungswinkel R von 10°, bezogen auf die Achse des Schaftes 1, eine Breite w von 0,25 mm im Abschnitt normal zur Achse sowie eine Breite von 3/50 bis 7/50 der Umfangslänge des Kopfes 2, abgesehen vom stirnseitigsten Endabschnitt haben (die Gesamtsumme W der Breite w der Nuten 3 = (6/50 bis 14/50)× π D). Eine der Nuten 3 erstreckt sich von der Mitte zu den stirn seitigsten Teilen des Kopfes 2, während die beiden Nuten 3 sich von der Mitte zur Schaftseite auf dem Kopf 2 erstrecken. Der Außenflächenteil des Kopfes 2 - bis auf die Nuten 3 - ist fest mit Körnern künstlichen Diamants durch Hartlöten unter Bildung des harten mit abrasiven Körnern besetzten Abschnitts 4 verbunden.

Was das in Fig. 5 gezeigte Dentalzerspanungswerkzeug angeht, so ist der Schaft 1 auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2 mit zwei dextral Spiralnuten 3 versehen, von denen jede Neigungswinkel von 30° in ihrem Bereich vom stirnseitigsten Teil zu einem Teil hat, der 1 mm vom Hals 5 fort ist und 50° im Bereich zum Hals 5, bezogen auf die Achse des Schaftes 1. Die Breite w liegt bei 0,45 mm im Abschnitt normal zu dieser Achse und eine Breite von 0,45 mm im Abschnitt normal zu dieser Achse sowie eine Breite von 4/50 bis 9/50 der Umfangslänge des Kopfes 2 abgesehen von dem stirnseitigsten Teil (die Gesamtsumme W der Breite w der Nuten 3 = (8/50 bis 18/50)×π D). Eine der Nuten 3 erstreckt sich von dem stirnseitigsten Teil bis in die Nachbarschaft der stirnseitigsten Teile des Kopfes 2, während die beiden Nuten 3 sich aus der Nachbarschaft des stirnseitigsten Teils zur Schaftseite auf dem Kopf 2 erstrecken. Der Außenflächen teil des Kopfes 2 - bis auf die Nuten 3 - ist fest mit abrasiven Kunstdiamantkörnern durch Elektroplattieren oder Galvanisieren zur Bildung des mit harten Abrasivkörnern besetzten Abschnitts 4 verbunden.

Die Dentalzerspanungswerkzeuge der oben beschriebenen Art werden an einer Zahnarztturbine oder einer Bohrmaschine zur Herstellung einer Präparierung gelagert. So umfaßt das Dentalzerspanungswerkzeug nach der Erfindung den Schaft 1 mit Kopf 2 mit Nut oder Nuten 3, die auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2 allein in dextral spiralförmiger Gestalt ausge bildet sind; den mit harten Abrasivkörnern besetzten Ab schnitt 4, der auf dem Außenflächenteil des Kopfes 2 - bis auf die Nut oder Nuten 3 - ausgebildet ist und, auf grund ihrer Spiralstruktur ist das Schneidverhalten im Betrieb ähnlich dem einer sog. (rauhen) Zahnarztklette als einem Schleifstein oder einer Schleifscheibe. Im Falle einer Dentalturbine oder Bohrturbine, die es nicht erlaubt, daß das Dentalzerspanungswerkzeug hinsichtlich seiner Dreh richtung eingestellt wird, ist daher, daß die Spiral richtung des Dentalzerspanungswerkzeugs dextral die gleiche wie beim üblichen Dentalbohrer, insbesondere einem Carbidbohrer, ist, extrem wichtig für Zahnärzte, die mit den üblichen Verfahren vertraut sind. Mit dem Dentalzerspanungswerkzeug nach der Erfindung besteht keine Gefahr, daß Zähne oder wieder her gestellte Zähne bzw. Zahnersatz zu tief geschnitten werden und den Zahn beeinträchtigen oder behindern wegen eines Unter schiedes in der Spiralrichtung. Es ist auch nicht notwendig, daß die Dentisten oder Zahnärzte die verschiedenen Verfahren lernen. Daher kann das Dentalzerspanungswerkzeug nach der Erfindung in der gleichen Weise wie vorher angewendet Verwendung finden.

Claims

1. Dentalzerspanungswerkzeug zum Schneiden oder Bearbeiten von Kavitäten von Zähnen oder Zahnersatzmaterial, das wenigstens eine Nut in Dextral-Spiralform trägt, die auf dem Außenflächenteil des Arbeitsabschnitts ausgebildet ist und das mit wenigstens einem Abschnitt, auf dem harte abrasive Körner auf der Außenfläche des Arbeitsabschnitts, abgesehen von der Nut, abgeschieden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtsumme der Breite dieser Nuten (3) in dem Abschnitt normal zur Achse dieses Kopfes (2) dieses Schaftes (1) im Bereich von (1/50 bis 2/5)×πD, abgesehen von dem am weitesten stirnseitig befindlichen Abschnitt des Kopfes dieses Schaftes, liegt, wobei D der Außendurchmesser des Abschnitts normal zur Achse des Kopfes (2) dieses Schaftes (1) ist und die Nut einen Neigungswinkel von 5° bis 60°, bezogen auf die Achse des Kopfes (2) dieses Schaftes (1) hat und die Nut gleiche Breite über ihre Gesamtlänge aufweist.

2. Dentalzerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Nuten vorgesehen sind.

3. Dentalzerspanungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die harten abrasiven Körner auf der Basis natürlicher Diamanten vorgesehen sind.

4. Dentalzerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die harten abrasiven Körner auf der Basis von künstlichen Diamanten vorgesehen sind.