CN1479593A - 陶瓷毛坯用的保持装置 - Google Patents

Abstract

保持装置(42)包括圆柱形或棱柱形多孔陶瓷毛坯(10)和夹在机床中通过材料磨蚀来加工毛坯(10)的装置，以制造陶瓷工件(18)。在包含毛坯(10)纵向中心轴线(A)的平面区域内，窄框架(12)通过粘接固定在至少毛坯(10)周边的一部分上，其中毛坯，不受应力地被夹持。所述框架(12)仅覆盖毛坯(10)表面的一小部分，可拆开和用夹持接头(34)不可滑动地保持在稳定的夹具(24)内。整个组合可抵抗扭转和滑动地固定在机床内。陶瓷工件(18)从陶瓷毛坯(10)中连续加工出来而无需预先限定前进方向，直到形成保持部分(20)为止，其中保持部分仅根据数量和位置进行自由选择。所述保持部分(20)端接在框架(12)区域的残留毛坯材料上或框架(12)本身上。保持装置特别用作制造作为工件(18)的全陶瓷假牙，特别是牙冠或牙桥。

Description

陶瓷毛坯用的保持装置

本发明涉及一种保持装置，该装置包括圆柱形或棱柱形多孔陶瓷毛坯和将保持装置夹在机床中、通过磨蚀毛坯材料以制造陶瓷工件的装置。本发明还涉及保持装置中的毛坯材料磨蚀加工的方法和保持装置的使用。

在制造陶瓷工件时，从未加工或烧结的仍然多孔的预制陶瓷毛坯中加工出放大的形状。然后对放大的工件进行密封烧结。在该过程中工件收缩成最终形状，其中密封的陶瓷工件与模型图样或图纸的质量一致。根据另一种变型，陶瓷工件以原始尺寸从多孔陶瓷毛坯中加工出，然后通过渗透封闭孔。

由于多孔陶瓷毛坯尚未达到其最终硬度，所以易于以材料磨蚀的方式加工。因此，在多孔状态它们也对所有的机械应力非常敏感，例如拉、压、弯、扭、冲击和震动应力。但是，在加工过程中毛坯恰恰必须承受这种应力。因此，这些多孔陶瓷毛坯需要为其加工特别配备的保持装置，这种保持装置在加工过程中特别考虑了毛坯的敏感性。在加工过程中必须使机械应力最小并可靠地转移到保持装置上。

保持装置又夹在合适机床的旋转轴上，以磨蚀毛坯的材料，制造陶瓷工件。陶瓷工件是用特别的加工工具从毛坯加工出来的。这要分别用至少铣削、钻或磨削工具之一进行，例如分别用铣刀进行粗加工和精加工。加工通常是以程控方式进行的，但也借助模型图样以原始或也以放大状态通过复制加工进行。

参考PCT/CH00/00623可以获知一种自动机床，其用于制造牙齿替代品，特别是精确三维形状的牙冠和/或牙桥的基本框架。在该文献中将加工的陶瓷工件称作基本框架，这些基本框架是在机床中加工出来的，机床包括一个机架或机体，一个带旋转轴的工件托架，至少一个数字化单元，至少一个带铣刀的加工单元和所有驱动件的电子计算和控制单元。毛坯用的保持装置未详细示出，该保持装置固定在移动单元的旋转轴上，其中移动单元具有x，y和z方向上的三个移动轴。在同一机床上，在不同的时间对夹在同一旋转轴上的毛坯准备模型数字化和加工。在加工毛坯之前，从确定并存贮的数字化数据和预选材料特有的缩放因子计算毛坯的加工流程。

DE A1 4436231描述了一种牙冠用的片状毛坯，该毛坯嵌在一个环内并通过该环保持在夹持装置中以进行加工。该装置的目的是，由于可减少毛坯的直径，所以当从毛坯加工出陶瓷工件时，只有残留非常少量的牙科技术中所用的非常昂贵的材料。由于这个环，不能加工完全自由设计的特别是片状的毛坯，因此即使最少的材料消耗也最终受到影响。该带环的保持装置还用于制造牙冠，不适合制造长的牙桥。

EP A2 0982009也描述了一种制造牙替换件的毛坯用的夹具。毛坯在任何方向都没有伸到支撑体外面，所以可自由接近的表面很小。夹具是用于保护毛坯的，特别是在库房或类似地方自动搬运时，这明显不利于进行自由加工。

本发明的目的在于提供在开始段落中所述类型的保持装置，该装置与几何形状无关，即使对于细长的毛坯也能提供对过度机械应力和变型的足够保护。而且应该能自由接近尽可能大的毛坯表面部分以进行材料磨蚀加工，并且加工出来的工件应被牢固地保持。

对于保持装置，根据本发明该目的是这样实现的，即一个窄框架用粘合剂固定在至少毛坯周边的一部分上，其中毛坯在包含毛坯纵向中心轴线的平面区域被无张力保持，该框架仅覆盖毛坯表面的一小部分并用夹持接头可拆卸且防滑地保持固定在稳定的夹具中，而且该组合不可转动和防滑地固定在机床内。保持装置的其它具体的实施例包括在从属权利要求中。

根据本发明可在保持装置中被加工的毛坯可具有任何希望的几何形状并可处于未加工或烧结状态。与毛坯纵向中心轴线相垂直，可以是圆形或多边形设计，在后者情况下带有两个分别平行的侧面，特别是正方形，矩形，六边形或八边形。材料方面，圆柱形或棱柱形毛坯最好由至少一种金属氧化物组成，特别是Al₂O₃，TiO₂，MgO，Y₂O₃和/或氧化锆混合的晶体。在这方面请参考WO99/47065。

根据本发明，多孔陶瓷毛坯至少部分被窄框架包围，窄框架又保持在机床中的稳定夹具内。窄框架这样延伸，即毛坯的纵向中心轴线位于框架平面区域内。从数量上讲，在圆柱形毛坯的切向上测量的框架厚度例如是1到8毫米，最好是3到6毫米。框架厚度适当地这样选择，即最多25％，特别是最多15％的毛坯表面被覆盖。

对于纵向中心轴线，框架径向宽度容易地允许夹在稳定夹具内，换句话说，最好在3到10毫米范围内。在大多数情况下，框架设计成周边连续且规则的。但在毛坯的纵边或窄边，它可以宽得多，例如15毫米。这样，可仅在该区域用夹具保持。

无论是周边连续还是仅部分形成，框架最好在所有面向毛坯表面的面上与毛坯连续连接。粘合剂是这样提供的，即毛坯本身不经受任何应力。框架内面形成一个孔，孔比要插入的毛坯大，它们相差距离的大小等于粘合剂间隙。粘合剂，特别是双成分粘合剂插入在框架或其单个零件之间的窄间隙内。框架或其单个元件可在内侧做成粗糙的或涂上粘合剂。

根据一个优选变型，框架设计成均匀的，即横截面沿纵轴向外周线是恒定的，并且设计成沿该整个外周是周边完整的。但是，设计成整体的框架也可以是U形的，其侧边基本在毛坯的整个尺寸上延伸。根据该变型，毛坯的一个纵边或窄边可以是完全自由的。这对于加工的自由度来说是一个优点。缺点是在没有框架的位置上不能形成支杆。

但本发明的范围还包括这样的情况，即框架由许多单独的小件组成，这些小件在各种情况下粘在毛坯上。这些单个的小件可一个放在另一个上，或者彼此之间具有小间隔地粘起来。

但框架设计成适于由机械刚性的塑料材料或易加工的金属，例如铝组成。

是否可例如通过一个插在另一个内的支管改变框架尺寸，或者将粘合剂施加到毛坯的凹槽内，或者进行其它的变型，都留给该技术领域的普通技术人员进行判断并特别根据经济的观点进行判断。

带有适于生产者应用的框架的毛坯通过本身已知的方法可拆卸地夹在机械稳定的夹具中，该夹具具有机床用的夹持接头，特别是带有防旋转装置的插入安装心轴或通过法兰安装的板。这里重要的是框架应被这样夹持，即毛坯本身不承受应力。换句话说，夹具中毛坯框架的保持力不指向毛坯表面方向。这可例如用闭合或U形的夹持框架，或在适当设计框架时用两个夹爪来实现。

可通过特别设计框架或其零件的外面使得更容易将框架夹在夹具中，其中在外面上形成用于接收的适当表面，例如球形，棱锥形，半球形，或者是燕尾形或屋顶形，这些表面也用于确定位置。

对于方法，根据本发明该目的是这样实现的，即预选的工件从陶瓷毛坯中连续加工出来，直到仅形成支杆，其中支杆可根据位置和数量自由选择，直接端接在框架附近的残留毛坯材料上或框架上。

在加工过程中，工件与残留材料之间的连接变得越来越薄弱，直到加工完时，工件仅通过支杆连接在残留材料上或框架上。加工不象在单侧保持时受到预选进给方向和/或加工方向限制。工件可被牢固保持，直到加工完成为止；不会出现工件不受控制地脱开的危险。

由于框架厚度相对毛坯直径较小，所以保证了希望的可最大自由地接近毛坯表面。可能的毛坯横截面类型不受限制；可选择适当的毛坯横截面。毛坯长度也可适应较长夹持长度的工件，例如多构件牙桥。毛坯的直径也可适当地适应较大或较小的工件。急剧弯曲大牙桥的要求特别高，在这方面根据本发明的保持装置在试验中已经证明是令人满意的。

根据本发明的保持装置可有利地特别用于制造固体陶瓷牙替代品，特别是牙冠和牙桥。

本发明的优点简要总结如下。周边框架仅覆盖一小部分毛坯表面，换句话说，它提供了具有最大自由接近性的加工表面。至少为周边一部分的框架还提供了相对框架区域的数量和位置确定支杆的可能性。可以使支杆的构造适应单个工件形状，例如牙的形状。因此，能够最佳地将加工力引入夹具。此外，加工产生的应力分配在整个范围上而不是仅集中在一小部分上。

下面参考附图中的实施例更详细地描述本发明，这些实施例也是从属权利要求的内容。附图示意性地示出了：

图1    以透视图示出的带框架陶瓷毛坯，

图2    根据图1的一种变型，

图3    以轴向横截面示出的根据图1的另一个变型，

图4    以径向剖面示出的框架区域细节，

图5    以透视图示出的正平行六面体毛坯，

图6    根据图5的一种变型，

图7    加工出的工件的平面图，

图8    根据图7的侧视图，

图9     根据图7的细节IX，

图10    根据图7的工件变型，

图11    根据图10的侧视图，

图12    夹具局部切开的侧视图，

图13    根据图12的夹具下部，

图14    夹在夹具中的毛坯平面图，

图15    根据图14的径向剖面XV-XV，

图16    夹持力传递示意图。

图1示出了圆柱形的多孔陶瓷毛坯10。在本实施例中它由氧化锆组成，直径D为25毫米，长度L为48毫米。在纵向中心轴线A附近(图3)粘着闭合的框架12，框架横截面为矩形，由“Macrolon”固体塑料材料组成。框架外部尺寸为56×32×5毫米，相应的内部尺寸为48.5×25.5×5毫米。毛坯和框架形成了平均0.25毫米的粘接间隙14(图4)，间隙中填充了快速粘合剂16，例来自Ciba，Basel的双成分粘合剂阿拉尔代特环氧树脂粘合剂。当框架厚度d为6毫米时，毛坯表面覆盖度为21％，框架厚度为3毫米时，覆盖度为10％。对于其它的毛坯尺寸和形状可相应调整框架的尺寸，但粘合剂间隙基本保持不变。

根据图2的变型与图1的不同之处在于厚度为d、宽度为b的框架21不是闭合的，而是设计成U形的。框架的两侧与毛坯10的圆形自由端面基本平齐，但也可以设计得短些或长些。

根据图3的变型具有相应的框架12，其中框架是一块块地粘在毛坯10上的。

图4展示了框架12与毛坯10的粘接，粘接间隙14充满粘合剂16。

在根据图5的实施例中，毛坯设计成正六面体，框架12设计成在后端面加宽到宽度b，这样在固定保持时夹爪可接合。

根据图6的毛坯10设计成横截面为八边形，与图5中一样，在每种情况下都有两个平行的相对平面，周边框架12就粘在这两个平面上。

图7和8示出了用毛坯10加工出来的工件18，其中仅可看到某些剩余部分，在当前情况下是三构件的牙桥基本构架。工件由两个端面支杆20保持，并在框架12附近连接在剩余的残留毛坯10，22上。如果相对其纵轴线没有完全加工毛坯，则毛坯10的两个端面残留盘22可留作残留材料。框架12上的残留材料保护加工工具不与框架接触。如果加工工具是用塑料材料而不是金属制造的，则需要额外保护加工工具，使其不要与框架接触而产生断裂。

在图9中放大示出了图7中的区域IX，其中以虚线示出了作为支杆20与框架12替代方案的直接连接，没有残留盘22。毛坯加工完成时，网20与工件18分开，工件的分开点磨平。

但根据图10的平面图和根据图11的剖面图，工件18是四构件牙桥，设计得更复杂并总共有四个支杆20，其中两个连接在端面22上，另外两个在每种情况下都在框架12附近与毛坯10的表面残留部分连接。

本发明的重要意义在于，通过根据图7到11的支杆20消除了作用在工件18上的力，其中支杆借助各个粘合剂16粘接在框架12上。因此，残留的毛坯或工件18被牢固地保持在框架12内。这可通过使支杆20与框架12直接或间接连接实现，例如通过残留盘22。在这方面，对于支杆20的稳定性和连接可能性，闭合框架提供了最佳的解决方案。

如图12和13中所示，毛坯10的框架12用的夹具24基本由两部分形成，图13示出了具有周边凸肩28的下夹具部分26。毛坯10的框架12插入到杯形凹口内，该凹口由下夹具部分26的周边凸肩28形成。夹具30是尺寸相同的平盖，在插入框架12后，压在下夹具部分26上。在处理过程中，特别重要的是，只通过施加夹持力夹持框架12。没有夹持力传递到毛坯10。在当前情况下，通过在四个角上提供的螺钉实现夹持，图中画出了相应的螺钉孔32。夹持接头34固定在下夹具部分26上，接头34通过机床旋转轴卡盘中的心轴保持。还提供了设计成压平部分或螺栓形式的防旋转装置36。

根据图14和15的保持装置42包括夹具24，其中夹具24由下夹具部分26、上夹具部分30、夹持接头34和螺钉32组成，毛坯10和框架12的组合插入在保持装置中。夹具24是稳定的，可用铝、铝合金或钢制造。夹具24和框架12之间的连接是可拆的，这样框架与毛坯10一起可简单地再次插入或取出。在处理过程中，夹具24不与陶瓷毛坯12接触。框架12插入到下夹具部分26内，下夹具部分具有供框架使用的合适的杯形凹口。如前面已经示出的，上夹具部分30放置在下夹具部分26上，并用螺钉固定。在处理过程中，框架12夹在下夹具部分和上夹具部分之间。夹持接头34上的虚线是防旋转装置36。夹持接头34可布置在纵边或窄边上。

图16用箭头38，40示出了夹持力F；它们相对毛坯作用在切向。换句话说，夹持力F的作用方向不指向毛坯10。夹具24与框架12和毛坯10的组合一起通过机床侧的夹持接头34旋转到加工机床中的预定位置，这样可在那里加工毛坯。预定位置通过防旋转装置36固定(图12，13)。

根据未示出的变型，夹具24仅沿框架12的一部分延伸，例如在框架为U形时。而且，当框架12在端面加宽时，可仅形成两个夹爪。

Claims (14)

1.保持装置(42)，包括一个圆柱形或棱柱形多孔陶瓷毛坯(10)和将保持装置夹在机床中以通过对毛坯(10)进行材料磨蚀加工来制造陶瓷工件(18)的装置，其特征在于，窄框架(12)用粘合剂固定在至少毛坯(10)周边的一部分上，其中在包含毛坯(10)纵向中心轴线(A)的平面区域内，毛坯被不受应力地夹持，框架(12)仅覆盖毛坯(10)表面的一小部分，可拆且防滑地用夹持接头(34)保持固定在稳定的夹具(24)内，该组合不可旋转且防滑地固定在机床内。

2.根据权利要求1中所述的保持装置(42)，其特征在于，在垂直纵向中心轴线(A)的方向上，毛坯(10)设计成圆形或带有两个平行侧面的多边形，特别是正方形，矩形，六边形或八边形。

3.根据权利要求1或2中所述的保持装置(42)，其特征在于，未加工或烧结的毛坯(10)由一种或多种金属氧化物组成，最好是Al₂O₃，TiO₂，MgO，Y₂O₃和/或氧化锆混合的晶体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，框架(12)至多覆盖待加工毛坯(10)表面的25％，最好是至多15％，并且/或者厚度(d)最好为1到8毫米，特别是3到6毫米。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，在纵边或窄边，框架(12)的宽度(b)为3到10毫米，或者甚至高达20毫米，但在其它方面是均匀形成的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，框架(12)设计成闭合的或U形的，其侧边基本在毛坯(10)的整个长度上延伸。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，框架(12)由粘在毛坯(10)上并且相互连接，相互靠近或最好相互之间有小距离的几个部分组成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，用粘合剂(16)，最好是用胶填充框架(12)或其单个零件与毛坯(10)之间的窄间隙(14)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，在框架(12)的暴露部分上形成有用于接收夹具(24)的适当表面，特别是球形，棱锥形，半球形，或者是燕尾形和/或屋顶形。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，在框架(12)的暴露部分上提供可用眼睛或机器读取的信息，特别是收缩系数和/或生坯密度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的保持装置(42)，其特征在于，框架(12)用不作用在毛坯(10)上的夹持力保持在机械稳定的夹具(24)内，并且包括机床用的夹持接头(34)，特别是带有防旋转装置(36)插入安装心轴或通过法兰安装的板。

12.根据权利要求11中所述的保持装置(42)，其特征在于，夹具(24)包括一个闭合的框架，框架带有用于接收框架或其零件的下保持部分(26)和上保持部分(30)或者两个夹爪。

13.对根据权利要求1至12中任一项所述的保持装置(42)中的毛坯(10)进行材料磨蚀加工的方法，其特征在于，预选的工件(18)从陶瓷毛坯(10)连续加工出来而无需预选进给方向，直到仅形成支杆(20)为止，其中支杆可根据数量和位置自由选择并直接端接在框架(12)附近的残留毛坯材料上或框架(12)上。

14.利用根据权利要求1至12中任一项所述的保持装置(42)制造作为工件(18)的固体陶瓷牙替代品，特别是牙冠或牙桥。

Images