CN108723373B - 一种齿科修复工件加工设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿科修复工件加工设备，包括加工机构、传输机构及用于在承载板上打印齿科修复工件的3D打印机，所述传输机构连接于所述3D打印机与所述加工机构之间以将所述承载板传输到所述加工机构中，所述加工机构上设有用于获取所述齿科修复工件位置的定位件。本发明还提供一种齿科修复工件加工工艺。本发明技术方案利用3D打印增材制造技术将齿科修复工件打印成实物放置在承载板上。通过数控机床中的定位机构对齿科修复工件或承载板上预设的区域进行精准定位，再进行加工。整个过程无需人工干涉，自动化程度高，通过定位件实现精准定位，从而提高了产品的合格率，降低了返修率，从而节省了生产成本。

Description

一种齿科修复工件加工设备及工艺

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种齿科修复工件加工设备以及一种齿科修复工件加工工艺。

背景技术

齿科修复工具对精度要求较高，即使微小的误差也能造成产品无法装配。现有技术中，齿科修复工具通常通过3D打印增材制造技术得到，3D打印增材制造技术是以金属粉末为原材料，打印出产品的毛坯，再经人工打磨抛光成产品，自动化程度低；且由于设备品牌与型号不同，打印出的产品毛坯精度存在一定的误差，人工打磨无法控制尺寸与精度，从而使得产品精度无法达到要求，返工率较高，从而使得制造成本增加。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种齿科修复工件加工设备，旨在解决现有技术中自动化程度低，产品精度无法达到要求，返工率较高，从而使得制造成本增加的问题。

为实现上述目的，本发明提出的齿科修复工件加工设备，包括加工机构、传输机构及用于在承载板上打印齿科修复工件的3D打印机，所述传输机构连接于所述3D打印机与所述加工机构之间以将所述承载板传输到所述加工机构中，所述加工机构上设有用于获取所述齿科修复工件位置的定位件。

优选的，所述承载板具有用于放置齿科修复工件的工件位置以及用于定位所述工件位置的定位柱，所述定位柱沿所述承载板边缘分布，所述工件位置位于所述定位柱围合而成的区域内。

优选地，所述定位件为触发式测头。

优选地，所述承载板上还具有支撑组件，所述支撑组件设置于所述齿科修复工件下方以支撑所述齿科修复工件进行加工。

优选地，所述支撑组件包括支撑片及支撑柱，所述支撑片围绕于所述支撑柱设置。

此外，本发明还提出一种齿科修复工件加工工艺，包括以下步骤：

获取齿科修复组件模型；

根据所述齿科修复组件模型控制3D打印机打印齿科修复组件，并将所述齿科修复组件移动到加工机构上；

控制定位件采集所述齿科修复组件的位置信息；

控制所述加工机构根据所述位置信息对所述齿科修复组件进行加工。

优选地，所述齿科修复组件模型包括承载板模型和齿科修复工件模型，所述齿科修复组件包括承载板和齿科修复工件，所述承载板上具有定位柱。

优选地，所述控制定位件采集所述齿科修复组件的位置信息的步骤包括：

控制所述定位件采集所述齿科修复组件上的定位柱位置信息；

根据所述定位柱位置信息确定所述齿科修复工件位置信息。

优选地，所述根据所述定位柱位置信息确定所述齿科修复工件位置信息的步骤包括：

根据所述定位柱位置信息计算承载板的中心点，以所述中心点为原点建立所述坐标系；

根据各齿科修复工件与所述原点之间的距离确定所述齿科修复工件在所述坐标系中的位置，以确定各所述齿科修复工件位置信息。

优选地，所述控制所述加工机构根据所述位置信息对所述齿科修复组件进行加工的步骤包括：

将所述坐标系输入到加工机构中，所述加工机构根据所述坐标系对所述齿科修复工件进行加工。

本发明技术方案通过采用3D打印机与加工机构之间的配合的方式，利用3D打印增材制造技术，将设计好的齿科修复工件的模型文件通过3D打印机打印成实物放置在承载板上。待打印好后通过传输机构将承载板从3D打印机传输到加工机构中，通过加工机构中的定位件对齿科修复工件或承载板上预设的区域进行精准定位，可以理解，所述预设区域是指当3D打印机打印的齿科修复工件数量较小时，则只需要对单个齿科修复工件进行测量以获取其位置信息，并以该测量的齿科修复工件为基准建立坐标系，且将其定义为该坐标系的坐标原点，同时对剩余齿科修复工件测量，从而获取剩余齿科修复工件在所述坐标系上的坐标。最后通过加工机构对齿科修复工件进行数控切削加工。整个过程无需人工干涉，自动化程度高，通过定位件实现精准定位，从而提高了产品的合格率，降低了返修率，从而节省了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明齿科修复工件加工设备的具体结构示意图；

图2为本发明齿科修复工件加工设备的俯视图；

图3为本发明承载板的具体结构示意图；

图4为本发明齿科修复工件与支撑组件配合的结构示意图；

图5为本发明支撑组件的具体结构示意图；

图6为本发明齿科修复工件加工工艺第一实施例的流程示意图；

图7为本发明齿科修复工件加工工艺第二实施例的流程示意图；

图8为本发明齿科修复工件加工工艺第三实施例的流程示意图；

图9为本发明齿科修复工件加工工艺第四实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	定位件	20	定位柱
30	承载板	40	支撑组件
				41	支撑片	42	支撑柱
50	齿科修复工件

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实提出了一种齿科修复工件加工设备，请参照图1，包括加工机构(图中未标识)、传输机构(图中未标识)及用于在承载板上打印齿科修复工件的3D打印机(图中未标识)，所述传输机构连接于所述3D打印机与所述加工机构之间，所述3D打印机上设有用于将所述承载板抓取至所述传输机构的抓取机构(图中未标识)，所述承载板30通过所述传输机构传输到所述加工机构中，所述加工机构上设有用于获取所述齿科修复工件坐标系的定位件10。

本发明技术方案通过采用3D打印机与加工机构之间的配合的方式，利用3D打印增材制造技术，将设计好的齿科修复工件的模型文件通过3D打印机打印成实物放置在承载板30上。待打印好后通过传输机构将承载板30从3D打印机传输到加工机构中，例如，可以通过机械爪抓取的方式，将承载板30从3D打印机中抓取到加工机构中，或通过人工将承载板30放置在皮带组件上传输到加工机构中。因为3D打印本身在整个打印范围内都存在成型位置误差，齿科修复工件完成构建后会存在尺寸误差和形状误差。另外，3D打印机没有准确的可重复性，每次打印出的齿科修复工件的位置都有一定范围(约0.5～1mm)内的随机性。为做到准确均匀切削，必须确定齿科修复工件在加工机构坐标系里的实际坐标位置，所以需要通过加工机构中的定位件10对齿科修复工件或承载板30上预设区域进行精准定位，可以理解，所述预设区域是指当3D打印机打印的齿科修复工件50数量较小时，则只需要对单个齿科修复工件50进行测量以获取其位置信息，并以该测量的齿科修复工件50为基准建立坐标系，且将其定义为该坐标系的坐标原点，同时对剩余齿科修复工件50测量，从而获取剩余齿科修复工件50在所述坐标系上的坐标。最后通过加工机构对齿科修复工件50进行数控切削加工。整个过程无需人工干涉，自动化程度高，通过定位件实现精准定位，从而提高了产品的合格率，降低了返修率，从而节省了生产成本。

具体的，请参照图1及图2，所述承载板30具有用于放置齿科修复工件50的工件位置以及用于定位所述工件位置的定位柱20，所述定位柱20沿所述承载板30边缘分布以围绕所述齿科修复工件50。当3D打印机打印的齿科修复工件50数量较多时，则可以通过在承载板30上设置多个定位柱20，该定位柱20设置于工件位置的外侧，从而使得所有打印的齿科修复工件50被所述定位柱20包围在预设区域内。定位件10测量定位柱20的位置，从而根据定位柱20之间的距离确定坐标原点，例如，取定位柱20之间距离的中间值或取定位柱20之间的中心点；以该坐标原点建立坐标系，从而获取齿科修复工件50在所述坐标系上的坐标位置。可以理解，所述定位柱20可以通过3D打印机与所述齿科修复工件50同时打印。

具体的，请参照图2，所述定位柱20为四棱柱体。在实际运用中，定位柱20存在一定体积，为了进一步缩小误差，所述定位件10在采集定位柱20的位置信息时，以定位柱的顶面及向外的侧面为基准，取其中间值，从而确定各个定位柱20的中心点，取各定位柱20中心点的中间值以确定坐标原点。可以理解，所述定位件可以为触发式测头、传感器或其结合组成。

作为一种实施例，请参照图1-3，在本实施例中，所述加工机构为CNC控制机床，所述传输机构为皮带传送组件，其具体加工过程为：将设计好的齿科修复工件的模型文件通过3D打印机打印成实物放置在承载板30上。待打印好后通过传输机构将承载板30从3D打印机传输到CNC控制机床中，通过CNC控制机床中的定位件10对齿科修复工件或承载板30上预设区域进行精准定位，所述预设区域是指当3D打印机打印的齿科修复工件50数量较小时，则只需要对单个齿科修复工件50进行测量以获取其位置信息，逐一测量剩余的齿科修复工件50，从而根据齿科修复工件50的位置信息控制CNC控制机床对齿科修复工件50进行数控切削加工。在上述过程中，如果齿科修复工件数量较多，定位件10需要逐个进行测量，从而导致效率降低，同时增加测量结果的误差。因此，需要通过设置定位柱20来建立坐标系，在本实施例中，承载板30上设置了四个定位柱20，分别位于承载板30靠近其各个顶角的位置，以便最大程度地覆盖所述3D打印机的打印范围(工作范围)。设计好的模型文件里齿科修复工件50与定位柱20之间有确定的理论位置关系。实际打印完成后，其实际位置和理论位置都存在位置偏差，为了实现对打印完成后的工件进行精密均匀切削，必须以定位柱20来确定最佳坐标系原点。即以定位柱的顶面P9、向外的侧面P1及向外的侧片P2为基准，取其中间值，即该定位柱20的中心点；再依次获取顶面P10、P11、P12以及侧面P3、P4、P5、P6、P7、P8共九个值，在CNC控制机床的系统里基于测量P1-P12的测量数据(x,y,z坐标值)计算实际工件坐标系原点的坐标值，并更新成当前坐标系，在更新后的坐标系里，运行基于理论模型编制好的CNC程序，即可对工件进行均匀切削。可以理解，设置四个定位柱20并不构成对本发明结构的限定，还可以使用更多或更少定位柱20来确定坐标原点。定位件10测量工件位置剔除了承载板30在3D打印机中的安装的位置度误差，补偿了3D打印本身的位置度和形状误差，从而保证了切削时齿科修复工件50各表面有均匀的切削余量，使经过切削以后，齿科修复工件50与适配目标体(比如：牙种植体，基牙，以及病人牙龈)的接触表面为光亮表面，该表面粗糙度和外观要求达到使病人佩戴后人体感受舒适。CNC控制机床切削以成熟的机械加工技术和工艺，保证了被切削工件的尺寸精度和位置精度，保证了装配上的精密性，与适配目标体(比如：牙种植体，基牙，以及病人牙龈)装配后就位准确，边沿密贴，连接可靠，受力均匀，安装简单快捷，减少因就位不准，受力不均，边沿不密贴等原因造成的并发症或返工的问题。

具体的，请参照图4，所述承载板30上还具有支撑组件40，所述支撑组件40设置于所述齿科修复工件50下方以支撑所述齿科修复工件进行加工，其中，所述支撑组件40可以由所述3D打印机打印得到。在3D打印过程中支撑组件40主要作用是支撑和固定齿科修复工件50，使打齿科修复工件50在打印过程中保持结构的完整性和位置或形状的准确性。由于齿科修复工件50的形状及结构各式各样，包括但不限于图4中所示的形状及结构，为了与不同形状及结构的齿科修复工件50相适配，更好地对齿科修复工件50进行紧固，有时需要对该支撑组件40的结构进行更换，以使得该支撑组件40更具有广泛适用性。该紧支撑组件40的具体结构包括但不限于片状、点状、柱状、锥等形状的结构体。

具体的，请参照图4，所述支撑组件40包括支撑片41及支撑柱42，所述支撑片41围绕于所述支撑柱42设置。支撑柱42为实心结构，在后续的切削过程中起固定被加工的齿科修复工件50的作用，其结构强度高于单纯的3D打印的支撑片41的结构强度。

此外，本发明还提出一种齿科修复工件加工工艺，请参照图6，图6为本发明齿科修复工件加工工艺第一实施例的流程示意图，本发明所述齿科修复工件加工工艺包括以下步骤：

S10：获取齿科修复组件模型；

不同患者所使用的齿科修复工件的结构与形状不同，可采用通过软件为患者设计齿科修复组件模型的方式，面对不同的患者为其独立进行设计。可以理解，为了提高制作效率，实现能够同时为多位患者进行制作，将为多位患者设计好的齿科修复组件模型文件导入排版切片软件进行排版，使其规则分布便于加工，从而达到同时为多位患者进行制作的目的，从而提高了制作效率。

S20：根据所述齿科修复组件模型控制3D打印机打印齿科修复组件，并将所述齿科修复组件移动到加工机构上；

将齿科修复组件模型文件通过3D打印机打印成实物，之后可以通过传输机构或人工搬运将齿科修复组件从3D打印机传输到加工机构中，以使加工机构能够对其进行加工操作。

S30：控制定位件采集所述齿科修复组件的位置信息；

在加工机构中设有用于采集所述齿科修复组件的位置信息的定位件，所述定位件采集各齿科修复组件的位置信息，并将所述位置信息传输到加工机构的控制器，从而使加工机构能够对齿科修复组件进行精准定位，以方便加工机构对其进行切削等加工操作。

S40：控制所述加工机构根据所述位置信息对所述齿科修复组件进行加工；

所述加工机构的控制器在接受到定位件传输的位置信息之后，该控制器则控制加工机构在齿科修复组件对应的位置处进行切削加工操作。可以理解，所述加工机构可以是CNC数控机床，CNC控制机床切削以成熟的机械加工技术和工艺，保证了被切削工件的尺寸精度和位置精度，保证了装配上的精密性，与适配目标体(比如：牙种植体，基牙，以及病人牙龈)装配后就位准确，边沿密贴，连接可靠，受力均匀，安装简单快捷，减少因就位不准，受力不均，边沿不密贴等原因造成的并发症或返工的问题。

进一步地，所述齿科修复组件模型包括承载板模型和齿科修复工件模型，所述齿科修复组件包括承载板和齿科修复工件，所述承载板上具有定位柱。为了能够实现同时为多位患者制作齿科修复工件，则需要一块用于放置所述齿科修复工件的承载板，在设计所述齿科修复组件模型时，在所述承载板上设置了多个工位，每个工位对应放置一个齿科修复工件，从而实现对所述齿科修复工件的定位，同时还起到搬运所述齿科修复工件的作用。在实际运用中，定位件测量测量之前，首先需要对所述定位件进行调整，以使所述定位件剔除承载板在3D打印机中的安装的位置度误差，从而补偿了3D打印本身的位置度和形状误差，从而保证了切削时齿科修复工件各表面有均匀的切削余量。使经过切削以后，齿科修复工件与适配目标体(比如：牙种植体，基牙，以及病人牙龈)的接触表面为光亮表面，该表面粗糙度和外观要求达到使病人佩戴后人体感受舒适。

在上述过程中，如果齿科修复工件数量较多，定位件需要逐个进行测量，从而导致效率降低，且随着测量次数的曾多，导致测量结果的误差变大。因此，需要通过设置定位柱来建立坐标系。在承载板上设置四个定位柱，所述定位柱分别位于承载板靠近其各个顶角的位置，以便最大程度地覆盖所述3D打印机的打印范围(工作范围)。

进一步地，请参照图7，基于第一实施例提出本发明齿科修复工件加工工艺第二实施例，步骤S30包括：

S31：控制所述定位件采集所述齿科修复组件上的定位柱位置信息；

S32：根据所述定位柱位置信息确定所述齿科修复工件位置信息。

所述定位件采集所述定位柱位置信息，并将位置信息传输给加工机构的控制器，该控制器利用函数计算取一原点，以该原点为基准建立坐标系，并使该坐标系足以覆盖整个承载板。根据齿科修复组件模型得到各个齿科修复工件之间及齿科修复工件与定位柱之间的距离，从而确定齿科修复工件在坐标系中的坐标，从而确定齿科修复工件的位置。

进一步地，请参照图8，基于第二实施例提出本发明齿科修复工件加工工艺第三实施例，步骤S32包括：

S33：根据所述定位柱位置信息计算承载板的中心点，以所述中心点为原点建立所述坐标系；

S34：根据各齿科修复工件与所述原点之间的距离确定所述齿科修复工件在所述坐标系中的位置，以确定各所述齿科修复工件位置信息。

在实际运用中，可以将定位柱设计为四棱柱体，以定位柱的顶面P9、向外的侧面P1及向外的侧片P2为基准，取其中间值，即该定位柱的中心点；再依次获取顶面P10、P11、P12以及侧面P3、P4、P5、P6、P7、P8共九个值，在CNC控制机床的系统里基于测量P1-P12的测量数据(x,y,z坐标值)计算实际工件坐标系原点的坐标值。根据设计的齿科修复组件模型计算出齿科修复工件与坐标系原点的距离，从而得出各齿科修复工件的坐标值。可以理解，当定位柱设计为圆柱体时，则以圆柱体顶面圆心为基准，所述四棱柱体及圆柱体并不对本发明中的定位柱构成限定，还可以包括更多结构及形状，如圆锥体等。

进一步地，请参照图9，基于第三实施例提出本发明齿科修复工件加工工艺第四实施例，步骤S40包括：

S41：将所述坐标系输入到加工机构中，所述加工机构根据所述坐标系对所述齿科修复工件进行加工。

将所述坐标系导入到加工机构中，加工机构通过坐标系来判断齿科修复工件的位置以进行加工，从而实现了加工机构的精准定位。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种齿科修复工件加工设备，其特征在于，所述齿科修复工件加工设备包括：加工机构、传输机构及用于在承载板上打印齿科修复工件的3D打印机，所述传输机构连接于所述3D打印机与所述加工机构之间以将所述承载板传输到所述加工机构中，所述加工机构上设有用于获取所述齿科修复工件位置的定位件；

所述承载板具有用于放置齿科修复工件的工件位置以及用于定位所述工件位置的定位柱，所述定位柱沿所述承载板边缘分布，所述工件位置位于所述定位柱围合而成的区域内；

建立坐标系，所述定位件测量所述定位柱的位置，根据所述定位柱之间的距离确定所述坐标系的坐标原点，根据所述坐标系获取所述齿科修复工件在所述坐标系上的坐标位置；

所述定位件为触发式测头。

2.如权利要求1所述的齿科修复工件加工设备，其特征在于，所述承载板上还具有支撑组件，所述支撑组件设置于所述齿科修复工件下方以支撑所述齿科修复工件进行加工。

3.如权利要求2所述的齿科修复工件加工设备，其特征在于，所述支撑组件包括支撑片及支撑柱，所述支撑片围绕于所述支撑柱设置。

4.一种齿科修复工件加工工艺，其特征在于，所述齿科修复工件加工工艺应用于如权利要求1～3中任一项所述的齿科修复工件加工设备，所述齿科修复工件加工工艺包括以下步骤：

获取齿科修复组件模型；

根据所述齿科修复组件模型控制3D打印机打印齿科修复组件，并将所述齿科修复组件移动到加工机构上；

控制定位件采集所述齿科修复组件的位置信息；

控制所述加工机构根据所述位置信息对所述齿科修复组件进行加工。

5.如权利要求4所述的齿科修复工件加工工艺，其特征在于，所述齿科修复组件模型包括承载板模型和齿科修复工件模型，所述齿科修复组件包括承载板和齿科修复工件，所述承载板上具有定位柱。

6.如权利要求5所述的齿科修复工件加工工艺，其特征在于，所述控制定位件采集所述齿科修复组件的位置信息的步骤包括：

控制所述定位件采集所述齿科修复组件上的定位柱位置信息；

根据所述定位柱位置信息确定所述齿科修复工件位置信息。

7.如权利要求6所述的齿科修复工件加工工艺，其特征在于，所述根据所述定位柱位置信息确定所述齿科修复工件位置信息的步骤包括：

根据所述定位柱位置信息计算承载板的中心点，以所述中心点为原点建立所述坐标系；

根据各齿科修复工件与所述原点之间的距离确定所述齿科修复工件在所述坐标系中的位置，以确定各所述齿科修复工件位置信息。

8.如权利要求7所述的齿科修复工件加工工艺，其特征在于，所述控制所述加工机构根据所述位置信息对所述齿科修复组件进行加工的步骤包括：

将所述坐标系输入到加工机构中，所述加工机构根据所述坐标系对所述齿科修复工件进行加工。