CN104597840A - 一种舌侧托槽的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种舌侧托槽的加工方法，依次包括如下步骤：1）扫描获得三维数字牙列模型;2）设计三维数字托槽模型；3）编制切割程序；4）铣床加工。本发明既满足了不同患者对舌侧托槽的个性化需求，又满足了一体化舌侧托槽的加工需求，也减少了原材料的浪费；采用五轴联动数控加工中心加工的舌侧托槽，其体积缩小，整体性更好，托槽底板和托槽本体之间不存在焊接缝隙，有利于保持口腔清洁。

Description

一种舌侧托槽的加工方法

技术领域

本发明涉及牙齿正畸托槽加工工艺，更确切地说，涉及一种舌侧托槽的加工方法。

背景技术

在口腔正畸治疗中，患者对正畸治疗的要求已不仅停留在矫治后的美观，而且越来越多地关注矫治过程的美观。舌侧矫治器因其隐蔽性好、矫治效果佳而越来越受到人们的关注。舌侧矫治器的推广应用在很大程度上受制于舌侧托槽的技术水平。现有的托槽生产方法主要有两种：1）焊接加工，通过将托槽体和托槽底板分别加工，然后以焊接方式获得完整舌侧托槽；2）铸造加工，这种方法需要预先制作托槽阴模，然后浇筑舌侧托槽。上述两种方法加工过程较为复杂，加工工艺多，精度控制难度大，焊接缝隙的存在也不利于口腔卫生，并且会产生较多的原材料废料。

发明内容

本发明克服了现有技术中存在的不足，提供一种舌侧托槽的加工方法，其工艺简单，体积小，并且精度高。

一种舌侧托槽的加工方法，依次包括如下步骤：

1）扫描获得三维数字牙列模型

用三维扫描设备将待扫描的牙齿模型扫描进电脑控制端，在电脑控制端获得三维数字牙列模型;

2）设计三维数字托槽模型

以步骤1）获得的三维数字牙列模型为基础，采用托槽设计软件为待粘贴舌侧托槽的牙齿设计三维数字托槽模型;

3）编制切割程序

以步骤2）获得的三维数字托槽模型为基础，在电脑端编制切割工具移动路径程序；

4）铣床加工

将步骤3）所述程序导入铣床电脑控制端，启动所述程序，一次性加工出舌侧托槽。

所述步骤2）包括：设计托槽底板、设计托槽本体和组合获得舌侧托槽的三维数字模型。

所述步骤3）所述切割工具为铣床铣刀刀具或磨头刀具。

所述步骤4）所述铣床为五轴联动数控加工中心。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面：通过舌侧托槽设计软件进行托槽底板和托槽本体的设计，并且将托槽底板和托槽本体在三维数字模型层面实现了一体化合并，既满足了不同患者对舌侧托槽的个性化需求，又满足了一体化舌侧托槽的加工需求，也减少了原材料的浪费；采用五轴联动数控加工中心加工的舌侧托槽，其体积缩小，整体性更好，托槽底板和托槽本体之间不存在焊接缝隙，有利于保持口腔清洁。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细阐述，请参阅图1。

实施例1：

一种舌侧托槽的加工方法，依次包括如下步骤：

1）扫描获得三维数字牙列模型

用三维扫描设备将待扫描的牙齿模型扫描进电脑控制端，在电脑控制端获得三维数字牙列模型；所述扫描设备为非接触普通三维扫描仪或锥形束CT断层扫描仪。

作为优选实施方式，所述三维扫描设备为锥型束CT断层扫描仪，所述牙齿模型为超硬石膏阳模，所述电脑控制端为与扫描设备相连接的工作计算机。

2）设计三维数字托槽模型

以步骤1）获得的三维数字牙列模型为基础，采用托槽设计软件为待粘贴舌侧托槽的牙齿设计三维数字托槽模型，所述托槽模型的设计以相应牙齿的舌侧面曲面状态为参考依据，再设计与所述曲面相吻合的个性化舌侧托槽，尤其是托槽底板形状与尺寸。

3）编制切割程序

以步骤2）获得的三维数字托槽模型为基础，在电脑端编制切割工具移动路径程序，所述移动路径程序将作为后续加工操作的指令。

4）铣床加工

将步骤3）所述程序导入铣床电脑控制端，启动所述程序，铣床将遵照程序指令逐步加工出需要的舌侧托槽。

所述步骤2）包括：设计托槽底板、设计托槽本体和组合获得舌侧托槽的三维数字模型，其中，设计托槽底板和设计托槽本体可同步进行，也可分布进行，然后获得三维数字托槽模型。

所述步骤3）所述切割工具为铣床铣刀刀具或磨头刀具。

作为优选实施方式，所述步骤4）所述铣床为五轴联动数控加工中心。

实施例2：

五轴联动数控加工中心的加工过程，包括如下步骤：

（1）获取绘图交换文件（即DXF文件）的数据信息，文件读取模块采用dxflib库对DXF文件的数据进行提取；

（2）预先对X、Y、A、B方向的四个刀具轴上安装的刀具起点位置及限位位置、尺寸范围进行设定，机床参数设定模块及刀具参数设定模块置于文件读取模块与图形预处理模块之间，所述机床参数设定模块预先对X、Y、A、B方向的四个刀具轴上安装的刀具起点位置及限位位置进行设定，所述刀具参数设定模块预先对X、Y、A、B方向的四个刀具轴上安装的刀具尺寸范围进行限定；

（3）对DXF文件的图形进行预处理，其具体包括如下步骤：

①将DXF文件的图形分解为多个直线段或圆弧段，其中，单个直线段或圆弧段构成基本图元；

②Z方向的主行进轴对应DXF文件图形中的左侧方向，根据DXF文件图形中图元在Z方向坐标变化趋势，判断基本图元或相邻图元是否存在Z方向坐标变化趋势相反的现象；若图元在Z方向坐标变化趋势相反，则对图元进行标记；

③判别图形分解的图元与刀具的对应关系，确定标记的图元是通过X、A 方向的刀具轴上安装的刀具加工还是通过Y、B 方向的刀具轴上安装的刀具加工，并对分解的图元进行排序；

④对Z方向坐标变化趋势相反的图元进行计算，获得变化趋势相反时的图元顶点，并以该顶点为分界点将图元切分成两个独立线段后重新排序；

⑤侦测图形中Z方向坐标变化趋势相反的位置并发送信号给Z方向的主行进轴，以控制Z方向的主行进轴作后退动作。

（4）根据不同图元的曲率大小对曲线进行变步距分割以将图元拟合成可变步长的小直线段或圆弧段，其具体包括如下步骤：

①判别图形分解图元的曲线类型；

②获得曲线曲率，根据图元的曲线类型计算获得图元的曲率大小；曲率越大，对曲线分割越密；曲率越小，对曲线分割越疏。

③变步距分割，根据图元的曲率大小将图元拟合成可变步长的小直线段或圆弧段，使得加工后的型材工件不会在表面形成明显的波纹刀痕，提高加工精度；其中，小直线段或圆弧段是对图形分解后的图元再进行可变步长分解，当图形分解的图元为曲线曲率越大的圆弧时，将图元分割的步长就越小；当图形分解的图元为曲线曲率越小的圆弧时，将图元分割的步长就越大；当图形分解的图元为直线时，将图元分解的步长是均等的。

（5）对DXF文件图形中的图元轨迹进行分析，并获得图形中的图元端点的矢量角及方向，采用基于矢量分析的补偿类型判别方式对补偿类型进行判别，再利用相应的补偿类别算法进行刀具补偿，得到最终待加工数据信息；其中，补偿类型包括外补偿和内补偿，外补偿为增加过渡圆弧的补偿，内补偿为通过两相邻图元的交点进行过渡的补偿；所述基于矢量分析的补偿类型判别方法包括计算出两条线段各自的方向矢量，其中，直线为其本身的方向矢量，圆弧则是其端点到圆心的方向矢量；然后对两条线段的方向矢量进行比较；当方向矢量的差值满足设定条件时, 即可判定两线段连接处为凹角，交点过渡法的使用条件为相连接的两条线段所成的夹角为凹角。

当补偿类型为外补偿时，进行过渡圆弧参数计算，完成刀具补偿后的DXF文件图形对应的加工路径，得到最终待加工数据信息；

当补偿类型为内补偿时，根据交点过渡法进行交点计算，完成刀具补偿后的DXF文件图形对应的加工路径，得到最终待加工数据信息。

（6）生成数控程序指令（即G代码），根据DXF文件图形中的图元轨迹的分析及进行刀具补偿后得到最终待加工数据信息，获取最终待加工数据信息对应的G代码，对G代码进行处理分析生成位置控制指令，完成对型材工件的加工。

与现有技术相比，本发明通过舌侧托槽设计软件进行托槽底板和托槽本体的设计，并且将托槽底板和托槽本体在三维数字模型层面实现了一体化合并，既满足了不同患者对舌侧托槽的个性化需求，又满足了一体化舌侧托槽的加工需求；采用五轴联动数控加工中心加工的舌侧托槽，其体积缩小，整体性更好，托槽底板和托槽本体之间不存在焊接缝隙，有利于保持口腔清洁。

以上描述仅为本发明的实施例，谅能理解，在不偏离本发明构思的前提下，对本发明的简单修改和替换皆应包含在本发明的技术构思之内。

Claims (4)

1.一种舌侧托槽的加工方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

1）扫描获得三维数字牙列模型

用三维扫描设备将待扫描的牙齿模型扫描进电脑控制端，在电脑控制端获得三维数字牙列模型;

2）设计三维数字托槽模型

以步骤1）获得的三维数字牙列模型为基础，采用托槽设计软件为待粘贴舌侧托槽的牙齿设计三维数字托槽模型;

3）编制切割程序

以步骤2）获得的三维数字托槽模型为基础，在电脑端编制切割工具移动路径程序；

4）铣床加工

将步骤3）所述程序导入铣床电脑控制端，启动所述程序，一次性加工出舌侧托槽。

2.根据权利要求1所述一种舌侧托槽的加工方法，其特征在于：所述步骤2）包括：设计托槽底板、设计托槽本体和组合获得舌侧托槽的三维数字模型。

3.根据权利要求1所述一种舌侧托槽的加工方法，其特征在于：所述步骤3）所述切割工具为铣床铣刀刀具或磨头刀具。

4.根据权利要求1所述一种舌侧托槽的加工方法，其特征在于：所述步骤4）所述铣床为五轴联动数控加工中心。