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Die vorliegende Erfindung betrifft einen chirurgischen Fräser zum Abtragen von Knochenmaterial, insbesondere Schädelknochenmaterial, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige chirurgische Fräser kommen unter anderem bei Operationsverfahren zur Behandlung von Schädelnahtsynostosen zum Einsatz und sind beispielsweise aus der
DE 100 22 047 C1 bekannt. Um einen Zugang in das Innere des Schädels zu schaffen, werden Fräser verwendet, die das Knochenmaterial durch Zerspanung entfernen.
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Damit bei der Abtragung des Knochenmaterials das direkt unterhalb des Schädelknochens liegende Gewebe, die Dura (Hirnhaut), und das unterhalb der Dura liegende Gehirn selbst nicht durch den rotierenden Fräser beschädigt werden, ist aus der genannten
DE 100 22 047 C1 die Verwendung eines von Schneiden oder scharfen Kanten freien Ablösekörpers bekannt, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Fräsers ist, und der beim Fräsvorgang schützend auf der Dura aufliegt, wobei der Ablösekörper an dem freien Ende des Fräsers angebracht ist. Der größere Durchmesser des Ablösekörpers in bezug auf den des Fräsers bewirkt, daß die Schneiden nicht in Kontakt mit der Dura kommen können. Aufgrund des größeren Durchmessers des Ablösekörpers bezüglich des Fräserdurchmessers löst der Ablösekörper unterhalb des Knochenmaterials die Dura in einem bestimmten Abstand zu den Schneiden ab, bevor das Knochenmaterial von den Schneiden zerspant wird. Ein Kontakt der Dura mit den Schneiden ist somit ausgeschlossen.
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Während der Fräser das Knochenmaterial des Schädels abträgt, rotiert der von Schneiden oder Kanten freie und auf der Dura aufliegende Ablösekörper allerdings um die Rotationsachse des Fräsers mit. Obwohl der Ablösekörper keine Schneiden oder scharfen Kanten aufweist kann die Dura und möglicherweise das unterhalb der Dura liegende Gewebe durch die Rotation des auf der Dura aufliegenden Ablösekörpers beschädigt werden.
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Die Druckschrift
DE 26 04 147 C2 beschreibt einen Craniotomkopf, also einen chirurgischen Fräser zum Abtragen von Schädelknochenmaterial, mit einem Gleitfluß zur Anlage an der Dura. Die Druckschrift
US 4,285,618 A beschreibt ein Fräswerkzeug für nicht näher spezifizierte Einsatzzwecke, bei dem jede Schneide in gezahnte und glatte Abschnitte aufgeteilt ist. In den dargestellten Ausführungsformen sind im Bereich eines radialen Schnittes drei von vier bzw. vier von fünf Schneiden gezahnt. Die Druckschrift
DE 197 18 938 C1 beschreibt einen Dentalfräser, dessen Schneiden unterschiedliche Spanwinkel, Keilwinkel und Freiwinkel aufweisen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen einfach zu bedienenden chirurgischen Fräser mit einem Ablösekörper zu schaffen, bei dem während des Fräsvorgangs des Schädelknochens eine Verletzungsgefahr durch den Ablösekörper so weit wie möglich minimiert wird, wobei während des Fräsvorgangs eine gute Kühlung und eine feine Zerspanung des Knochens gewährleistet ist.
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Die Erfindung wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die drehbare Befestigung des Ablösekörpers am Fräser bewirkt, daß sich der Ablösekörper während der Fräser das Knochenmaterial des Schädels abträgt um die Drehachse des Fräsers nicht mit der Geschwindigkeit des Fräsers mitdreht. Durch die Reibung zwischen dem Ablösekörper und dem daran anliegenden Gewebe wird dessen Drehbewegung gebremst oder gestoppt. Während des Fräsvorgangs liegt der Ablösekörper somit ruhend oder langsam drehend auf der Dura, so daß eine Beschädigung der Dura und möglicherweise des unterhalb der Dura liegenden Gewebes aufgrund einer Drehbewegung des Ablösekörpers ausgeschlossen ist.
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Mindestens eine Schneide ist in axialer Richtung durch Aussparungen unterbrochen, so daß Schneidzähne entstehen, wobei die Aussparungen im wesentlichen komplementär zu den Schneidzähnen ausgebildet sind. Dabei ist jede zweite Schneide in axialer Richtung durch Aussparungen unterbrochen und die anderen Schneiden sind durchgehend ausgebildet. Eine derartige Ausbildung der Schneiden mit Aussparungen hat den Vorteil, daß während des Fräsvorgangs eine bessere Kühlung und eine feinere Zerspanung des Knochens gewährleistet ist.
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Die durch Aussparungen unterbrochenen Schneiden dienen hierbei als Schruppschneiden für die grobe Abtragung von Knochenmaterial bei der durch die Schneidzähne große Späne von Knochenmaterial aus dem Knochen herausgearbeitet werden. Die durchgehenden Schneiden hingegen dienen als Schlichtschneiden um einen zuvor durch eine Schruppschneide bearbeiteten Bereich des Knochens fein zu bearbeiten und somit zu glätten. Ferner werden von der Schlichtschneide die Knochenbereiche abgetragen bei denen die Schruppschneide zuvor mit ihren Aussparungen keinen Knochenabtrag bewirkt hat.
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Jede zweite Schneide ist als Schruppschneide ausgebildet und die übrigen Schneiden sind als Schlichtschneiden ausgebildet. So wird der Knochen unmittelbar nach einer graben Bearbeitung durch eine Schruppschneide, bei der vergleichsweise große Späne aus dem Knochen abgetragen werden, mit einer Schlichtschneide bearbeitet, die den zuvor grob bearbeiteten Bereich glättet.
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Diese während des Fräsvorgangs sich periodisch wiederholende Abfolge des Schruppens und Schlichtens ermöglicht ein kontrolliertes und präzises Abtragen von Knochenmaterial.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Fräser an seinem freien Ende einen Zapfen auf, auf dem der Ablösekörper drehbar gelagert ist. Vorzugsweise ist hierbei der Zapfen in einer Gleitlagerbuchse aufgenommen, welche axial unverschiebbar in dem Ablösekörper gehalten ist. Bei Rotation des Fräsers läuft somit der Zapfen mit Gleitreibung in der Gleitlagerbuchse um. Die Geitlagerbuchse kann hierbei aus jedem geeigneten Material bestehen, das eine möglichst geringe Gleitreibung zwischen dem Zapfen und der Gleitlagerbuchse hervorruft und gute Laufeigenschaften aufweist. Vorzugsweise ist hierbei das Material, aus dem die Gleitlagerbuchse besteht, weicher als die Oberfläche des Zapfens, damit sich der Verschleiß auf die Gleitlagerbuchse beschränkt. Dies hat den Vorteil, daß der Zapfen des Fräsers kaum verschleißt und lediglich die Gleitlagerbuchse nach einer gewissen Laufzeit des Fräsers durch eine neue Gleitlagerbuchse ersetzt werden muß. Ferner sind sowohl die Oberfläche des Zapfens als auch die innere Oberfläche der Gleitlagerbuchse vorzugsweise fein geschliffen, um eine möglichst glatte Oberfläche zu schaffen und die Gleitreibung und den Verschleiß somit so gering wie möglich zu halten.
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Zur Herstellung der Gleitlagerbuchse ist z. B. der Kunststoff PTFE (Polytetrafluorethylen) geeignet, wobei der Zapfen aus Stahl bestehen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Gleitlagerbuchse durch ein Sicherungselement an dem freien Ende des Zapfens in axialer Richtung gehalten.
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Das Sicherungselement ist hierbei vorzugsweise unterhalb der Gleitlagerbuchse an dem freien Ende des Zapfens lösbar befestigt, so daß sich der Ablösekörper samt Gleitlagerbuchse einfach nach Lösen des Sicherungselements von dem freien Ende des Zapfens abziehen läßt. Umgekehrt kann der Ablösekörper samt Gleitlagerbuchse somit auch leicht wieder auf den Zapfen aufgeschoben und durch Befestigung des Sicherungselements am Zapfen gehalten werden. Somit ist es einfach möglich den Ablösekörper samt Gleitlagerbuchse vom Fräser zu trennen, um beispielsweise einen defekten oder abgenutzten Ablösekörper durch einen neuen zu ersetzen oder die Gleitlagerbuchse nach einer längeren Laufzeit des Fräsers zu wechseln.
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Bevorzugt ist die von dem Fräser abgewandte Oberfläche des Ablösekörpers konvex gewölbt. Eine derartige gewölbte, z. B. halbkugelförmige Form minimiert ein mögliches Verletzungsrisiko für die Dura und stellt während der Abtragung des Knochenmaterials eine sanft gerundete Kontaktfläche für die Dura dar. Ferner bildet die dem Fräser zugewandte Fläche des Ablösekörpers eine Anschlagfläche zur Führung des Fräsers.
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Außerdem kann der Ablösekörper rotationssymmetrisch zur Fräserachse sein. Hierdurch werden Vibrationen im Bereich des Kontaktes mit der Dura vermieden.
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Bei einer Ausführungsform weist der Fräser über seinen Umfang verteilte radial abstehende Schneiden auf, die sich im wesentlichen in axialer Richtung erstrecken, wobei der Fräser vorzugsweise mindestens acht Schneiden aufweist. So ist beispielsweise aus der
DE 100 22 047 C1 ein Fräser bekannt der sechs Schneiden aufweist. Ein mit mehr Schneiden versehener Fräser hat den Vorteil, daß der Fräser bei gleicher Abtragleistung Aussparungen mit geringerer Tiefe aufweisen kann, so daß dieser im Vergleich zu einem Fräser mit weniger Schneiden eine größere Querschnittsfläche aufweist. Bei einem Fräser mit einer vergleichsweise großen Querschnittsfläche kann die beim Fräsvorgang entstehende Wärme besser abgeleitet werden. Ferner ist die Vibrationsneigung bei einem Fräser mit mehr Schneiden nicht so stark ausgeprägt. Da die Aussparungen eine geringere Tiefe aufweisen, sind außerdem die beim Fräsvorgang auftretenden Zerspanungskräfte nicht so hoch wie bei einem vergleichbaren Fräser mit weniger Schneiden.
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Um den zuvor durch eine Schruppschneide grob bearbeiteten Knochenbereich wirksam zu glätten weisen die Schlichtschneiden vorzugsweise einen kleineren radialen Abstand zur Fräserachse auf als die Schruppschneiden.
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Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß der radiale Abstand der Schlichtschneide zur Fräserachse gegenüber dem Abstand der Schruppschneide zu Fräserachse um einen Betrag d verringert ist, der den optimalen Vorschub des Fräsers während des Fräsvorgangs vorgibt.
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Bei acht Schneiden, von denen jede zweite Schneide als Schruppschneide ausgebildet ist und die übrigen als Schlichtschneiden ausgebildet sind, beträgt der Vorschub des Fräsers bei einer vollständigen Umdrehung des Fräsers vorzugsweise ca. das achtfache des Betrages d, also 8d. Eine zuvor durch das Eingreifen eines Schneidzahns einer Schruppschneide gebildete Knochenausnehmung wird anschließend nach einer 1/8-Drehung des Fräsers durch eine Schlichtschneide geglättet. Hierbei dringt die Schlichtschneide nicht tiefer in das Knochenmaterial ein als zuvor der Schneidzahn der Schruppschneide, da der aus einer 1/8-Drehung des Fräsers resultierende Vorschub d durch den um d verringerten Abstand der Schlichtschneide von der Fräserachse, auch radialer Versatz genannt, ausgeglichen wird. Neben einem kontrollierten und präzisen Glätten werden hierdurch insbesondere große Zerspanungskräfte vermieden, die dadurch entstehen, daß die Schlichtschneiden zum Glätten mehr Knochenmaterial abtragen als notwendig.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schneidzähne verschiedener Schruppschneiden in axialer Richtung einen Versatz auf, und vorzugsweise entspricht dieser Versatz verschiedener Schruppschneiden im wesentlichen der Hälfte der Zahnteilung. Somit greifen die Schruppschneiden mit ihren Schneidzähnen in den Positionen des Knochenmaterials ein, an denen die benachbarte Schruppschneide zuvor mit ihren Aussparungen keinen Knochenabtrag bewirkt hat. Ein derartiger Schneidzahnversatz des Fräsers hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um eine möglichst hohe Abtragsleistung des Knochenmaterials zu erzielen.
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Bevorzugt ist jeder Schneidzahn im wesentlichen trapezförmig ausgebildet. Aufgrund der Schnittunterbrechungen während des Fräsvorgangs sind die Schneidzähne dynamischen und thermischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt, wodurch Risse in den Schneidzähnen entstehen können, die möglicherweise den Bruch des Schneidzahnes zur Folge haben. Durch einen trapezförmigen Verlauf der Schneidzahnflanken wird die Gefahr des Ausbrechens des Zahnes verringert.
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Ferner kann jeder Schneidzahn im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet sein. Durch diese Form kann die Oberfläche des abzutragenden Knochens sehr wirksam angerissen werden, so daß mit vergleichsweise geringen Zerspanungskräften Knochenmaterial aus dem Knochen herausgearbeitet werden kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform können die Längsachsen der Schneiden schräg zur Drehachse des Fräsers verlaufen, wobei die Schneiden gegenüber der Drehachse vorzugsweise um bis zu 15° geneigt sind. Mit so geneigten Schneiden können die beim Fräsvorgang auftretenden Zerspanungskräfte nochmals deutlich reduziert werden.
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Bevorzugt verjüngt sich der Fräser vom Futter zur Spitze hin konisch. Da bei der Knochenmaterialabtragung neben Torsionskräften auch Biegekräfte auf den Fräser wirken, welche bei der Führung des Fräsers in radiale Richtung in bezug auf die Drehachse entstehen, weist der Fräser eine konusförmige Form auf, mit der größere Biegekräfte aufgenommen werden können. Außerdem bewirkt die Konusform des Fräsers eine V-förmige Nut, aus der der Fräser nach außen herausgedrückt wird. Gleichzeitig wird die Anschlagfläche gegen das Innere des Schädelknochens gedrückt und ein ungewolltes, tiefes Eindringen des Fräsers wirksam vermieden.
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Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in
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1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen chirurgischen Fräser während des Eingriffes in den Schädelknochen,
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2 eine Draufsicht auf einen bevorzugten Ablösekörper,
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3 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ablösekörper,
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4 eine vergrößerte Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Sicherungselement,
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5 einen schematischen Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ablösekörpers,
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6 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ablösekörpers aus
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5 entlang der Linie B-B,
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7 eine vergrößerte dreidimensionale Seitenansicht des Fräsers,
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8 eine Querschnittsansicht des Fräsers,
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9 einen Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schneide mit rechteckförmigen Zähnen,
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10 einen Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schneide mit trapezförmigen Zähnen,
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11 einen Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schneide mit dreieckförmigen Zähnen,
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12 einen weiteren Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schneide mit rechteckförmigen Zähnen,
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13 einen weiteren Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schneide mit trapezförmigen Zähnen,
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14 einen weiteren Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schneide mit dreieckförmigen Zähnen.
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Das in 1 dargestellte chirurgische Fräserwerkzeug setzt sich zusammen aus einem Gehäuse 8, in dem ein Antrieb (hier nicht gezeigt) angeordnet ist, einem Futter 12, einem Fräser 1 und einem am freien Ende des Fräsers befestigten Abläsekörper 6, der um die Drehachse 7 des Fräsers 1 drehbar ist.
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Die Länge des Fräsers 1 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 35 mm, die Höhe des Ablösekörpers 6 beträgt 2,5 mm und dessen größter Durchmesser etwa 4–5 mm. Durch diese Maße wird verdeutlicht, daß der Knochenabtrag bei gleichzeitiger Ablösung der Dura 10 äußerst behutsam erfolgt.
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Bevor der Fräser 1 zur Abtragung des Knochenmaterials 9 zum Einsatz kommt, muß zunächst eine Öffnung 11 durch den Knochen 9 des Schädels gebohrt werden. Es muß darauf geachtet werden, daß der Durchmesser der Öffnung 11 größer ist als der Durchmesser des Ablösekörpers 6. Anschließend wird der Fräser 1 mit dem Ablösekörper 6 durch die Öffnung 11 geführt.
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Danach wird der Fräser 1 in einer radialen Richtung geführt, um das Knochenmaterial 9 des Schädels entlang eines Schlitzes abzutragen. Gleichzeitig befindet sich der Ablösekörper 6 in Kontakt mit der Dura 10. Damit die das Gehirn schützende Dura 10 während des Fräsvorgangs vom Knochen 9 des Schädels gelöst und gleichzeitig nicht zerstört wird, weist der Ablösekörper 6 keine Schneiden oder scharfe Kanten auf. Die vom Knochen 9 abgewandte Oberfläche des Ablösekörpers 6, dessen Durchmesser größer ist als der des Fräsers 1, ist gemäß 1 konvex gewölbt. Eine derartige Form des Ablösekörpers 6 gewährleistet, daß die Dura 10 während des Fräsvorgangs nicht beschädigt wird. Die drehbare Befestigung des Ablösekörpers 6 am Fräser 1 bewirkt, daß sich der Ablösekörper 6 während der Fräser 1 das Knochenmaterial 9 des Schädels abtragt um die Drehachse 7 des Fräsers 1 nicht oder nur langsam mitdreht. Während des Fräsvorgangs liegt der Ablösekörper 6 weitgehend ruhend auf der Dura 10, so daß eine Beschädigung der Dura 10 und möglicherweise des unterhalb der Dura 10 liegenden Gewebes (nicht dargestellt) aufgrund einer Drehbewegung des Ablösekörpers 6 ausgeschlossen ist.
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2 und 3 zeigen schematisch eine Draufsicht und einen Längsschnitt eines kugelkalottenförmigen Ablösekörpers. Diese Form des Ablösekörpers 6, wie sie in 2 und 3 gezeigt ist, bewirkt neben der Schutzwirkung eine effiziente Ablösung der Dura 10 vom Knochenmaterial 9. Der Ablösekörper 6 weist eine Bohrung 14 und eine Ringnut 16 auf. Eine Gleitlagerbuchse 15 aus PTFE ist mittels eines an der Gleitlagerbuchse 15 ausgebildeten und in die komplementär ausgebildete Ringnut 16 eingreifenden ringförmigen Bundes 19 axial unverschiebbar in der Bohrung 14 des Ablösekörper 6 gehalten.
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Die Gleitlagerbuchse 15 dient der Aufnahme eines am freien Ende des Fräsers 1 ausgebildeten Zapfens 5. Bei Rotation des Fräsers 1 läuft der Zapfen 5 mit Gleitreibung in der Gleitlagerbuchse um. Ferner wird die Gleitlagerbuchse 15 durch ein in eine am Zapfen 5 ausgebildete Ringnut 20 eingreifendes Sicherungselement 17 an dem freien Ende des Zapfens 5 in axialer Richtung gehalten. Das Sicherungselement 17 ist hierbei unterhalb der Gleitlagerbuchse 15 an dem Zapfen 5 lösbar befestigt, so daß sich der Ablösekörper 6 samt Gleitlagerbuchse 15 einfach nach Lösen des Sicherungselements 17 von dem Zapfen 5 abziehen läßt. Umgekehrt kann der Ablösekörper 6 samt Gleitlagerbuchse 15 somit auch leicht wieder auf den Zapfen 5 aufgeschoben und durch Befestigung des Sicherungselements 17 am Zapfen 5 gehalten werden. Somit ist es einfach möglich den Ablösekörper 6 samt Gleitlagerbuchse 15 vom Fräser 1 zu trennen, um beispielsweise einen defekten oder abgenutzten Ablösekörper 6 durch einen neuen zu ersetzen oder die Gleitlagerbuchse 15 nach einer längeren Laufzeit des Fräsers zu wechseln.
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Die Gleitlagerbuchse 15 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das vorzugsweise eine möglichst geringe Gleitreibung zwischen dem Zapfen 5 und der Gleitlagerbuchse 15 hervorruft und gute Laufeigenschaften aufweist. Vorzugsweise ist hierbei das Material, aus dem die Gleitlagerbuchse 15 besteht, weicher als die Oberfläche des Zapfens 5, damit sich der Verschleiß auf die Gleitlagerbuchse 15 beschränkt. Dies hat den Vorteil, daß der Zapfen 5 des Fräsers 1 kaum verschleißt und lediglich die Gleitlagerbuchse 15 nach einer gewissen Laufzeit des Fräsers 1 durch eine neue Gleitlagerbuchse 15 ersetzt werden muß. Ferner sind sowohl die Oberfläche des Zapfens 5 als auch die innere Oberfläche der Gleitlagerbuchse 15 vorzugsweise fein geschliffen um eine möglichst glatte Oberfläche zu schaffen und die Gleitreibung und den Verschleiß somit so gering wie möglich zu halten.
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4 zeigt in Draufsicht ein ringscheibenförmiges Sicherungselement 17 mit sich radial nach innen erstreckenden Spitzen 18. Um die Gleitlagerbuchse am Zapfen 5 des Fräsers 1 zu halten wird das ringscheibenförmige Sicherungselement auf den Zapfen 5 geschoben bis die flexiblen Spitzen 18 in die Ringnut 20 des Zapfens 5 einschnappen.
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5 und 6 zeigen schematisch einen Längsschnitt und einen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ablösekörpers 6'.
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Im Unterschied zur oben beschriebenen Ausführungsform ist der Ablösekörper 6 unten geschlossen und über ein Gewinde 22 auf die Gleitlagerbuchse 15' geschraubt. Er kann somit sehr einfach von der Gleitlagerbuchse getrennt werden, um beispielsweise einen defekten oder abgenutzten Ablösekörper 6' durch einen neuen zu ersetzen.
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Ferner ist das Sicherungselement 17' im Vergleich zur oben beschriebenen Ausführungsform unterschiedlich gestaltet. So weist das Sicherungselement 17' keine sich radial nach innen erstreckenden flexiblen Spitzen 18 auf. Das Sicherungselement 17' wird vielmehr mittels sich radial nach innen erstreckenden flexiblen Zungen 18', die nach Aufschieben auf den Zapfen 5 in die Ringnut 20 des Zapfens 5 einschnappen, am Zapfen 5 gehalten. Schließlich sind an der Gleitlagerbuchse 15' Rastelemente 21 ausgebildet, die bei Aufschieben des Sicherungselements 17' in kreisförmige Öffnungen des Sicherungselements 17' einrasten, um die Gleitlagerbuchse 15' nicht nur am Zapfen 5 zu halten sondern auch zusätzlich am Sicherungselemt 17' zu befestigen.
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In 7 wird die Geometrie eines erfindungsgemäßen Fräsers 1 verdeutlicht. Der Fräser 1 weist durchgehend ausgebildete Schneiden 2 und in axialer Richtung durch Aussparungen 4 unterbrochene Schneiden 2' auf, wodurch Schneidzähne 3, 3' entstehen. Hierbei sind die Aussparungen 4 im wesentlichen komplementär zu den Schneidzähnen 3, 3' ausgebildet. Die Schneidzähne können bei einer Ausführungsform eine dreieckförmige Form aufweisen, wie die Schneidzähne 3 oder im wesentlichen dreieckförmig mit gekrümmten Flanken ausgebildet sein, wie die Schneidzähne 3'.
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Die Ausgestaltung der unterbrochenen Schneiden 2' mit den zwischen den Schneidzähnen 3, 3' verlaufenden Aussparungen 4 hat den Vorteil, daß sich während des Fräsers kurze Späne bilden und der Schnittbereich besser gekühlt wird. Ferner können die kurzen Späne durch eine hier nicht dargestellte Absaugvorrichtung aus dem Fräsbereich Leichter entfernt werden.
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Die durch Aussparungen 4 unterbrochenen Schneiden 2' dienen hierbei als Schruppschneiden 2' für die grobe Abtragung von Knochenmaterial 9 bei der Späne von Knochenmaterial 9 aus dem Knochen herausgearbeitet werden. Die durchgehenden Schneiden 2 hingegen dienen als Schlichtschneiden 2 um einen zuvor durch eine Schruppschneide 2' bearbeiteten Bereich des Knochens fein zu bearbeiten und somit zu glätten. Ferner werden von der Schlichtschneide 2 die Knochenbereiche abgetragen bei denen die Schruppschneide 2' zuvor mit ihren Aussparungen 4 keinen Knochenabtrag bewirkt hat.
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Ferner weisen die Schneidzähne 3, 3' verschiedener Schruppschneiden 2' in axialer Richtung einen Versatz auf, der in der Ausführungsform gemäß 7 im wesentlichen der Hälfte der Zahnteilung entspricht, wodurch eine Erhöhung der Abtragleistung erreicht wird. Der Versatz der Schneidzähne kann jedoch variiert werden und in einer anderen hier nicht dargestellten Ausführungsform z. B. ein Viertel der Zahnteilung betragen.
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8 zeigt die in Umfangsrichtung des Fräsers 1 angeordneten Schneidzähne 3 der Schruppschneiden 2' zusammen mit den Schlichtschneiden 2. Die Schneidzähne 3 weisen im wesentlichen eine dreieckige Form auf. Der radiale Abstand der Schlichtschneiden 2 zur Fräserachse 7 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform gegenüber dem Abstand der Schruppschneide 2' zu Fräserachse 7 um den radialen Versatz d versetzt, der vorzugsweise 0,03 mm beträgt.
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In den 9, 10 und 11 sind drei mögliche Formen 3, 3'', 3''' des Schneidzahnes dargestellt. Gemäß 9 verlaufen die Flanken 13 des Schneidzahnes 3''' zueinander parallel. Die Form des Schneidzahns 3''' ist rechteckig. In der Ausführungsform nach 10 ist der Schneidzahn 3'' im wesentlichen trapezförmig. Durch eine trapezförmige Schneidzahnform wird eine erhöhte Lebensdauer der unter thermischen und dynamischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzten Schneidzähnen 3'' erreicht. In der 11 ist der Schneidzahn 3 dreieckförmig ausgebildet entsprechend der Ausführungsform aus 7. Durch diese Form kann die Oberfläche des abzutragenden Knochens sehr wirksam angerissen werden, so daß mit vergleichsweise geringen Zerspannungskräften Knochenmaterial 9 aus dem Knochen herausgearbeitet werden kann
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Die 9, 10 und 11 machen ferner den Versatz der Schneidzähne 3 aufeinanderfolgender Schruppschneiden 2' sichtbar. Aus diesem Grund sind in der dargestellten Schnittebene zwei Schneiden mit Schneidzähnen gedreht, zwischen denen gemäß 7 eine Schlichtschneide 2 liegt. An der Position der Schruppschneide 2', an der die Aussparung 4 ausgebildet ist, weist die folgende Schruppschneide 2' einen Schneidzahn 3 auf (vgl. 11). Während des Fräsvorgangs greifen die Schneidzähne 3 einer Schruppschneide 2' in den Positionen des Knochenmaterials 9 ein, an denen die vorangehende Schruppschneide 2' zuvor mit ihren Aussparungen 4 keinen Knochenabtrag bewirkt hat. Es hat sich herausgestellt, daß durch eine derartige Fräsergeometrie ein hoher Abtrag an Knochenmaterial 9 bei großer Laufruhe erzielt werden kann.
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12 zeigt einen weiteren Längsschnitt des Fräsers entlang einer Schruppschneide 2' mit rechteckförmigen Zähnen 3'''. In die dargestellte Schnittebene sind eine Schruppschneide 2' und eine Schlichtschneide 2 gedreht, wobei wie bereits oben beschrieben die Schruppschneide 2' einen größeren radialen Abstand zur Fräserachse aufweist als die Schlichtschneide 2. Der radiale Abstand der Schlichtschneide 2 zur Fräserachse 7 ist gegenüber dem Abstand der Schruppschneide 2' zu Fräserachse 7 um den radialen Versatz d versetzt, der bei der hier dargestellten Ausführungsform ca. 0,03 mm beträgt. Für einen derartigen Fräser mit vier Schruppschneiden 2 und vier Schlichtschneide 2 beträgt daher, wie oben beschrieben, der optimale Vorschub des Fräsers ca. 0,24(= 8 × 0,03) mm/Umdrehung.
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Die 13 und 14 zeigen weitere Längsschnitte entlang Schruppchneiden 2' mit trapezförmigen Zähnen 3'' bzw. dreieckförmigen Zähnen 3. Auch hier sind in die dargestellte Schnittebene jeweils eine Schlichtschneide 2 und eine Schruppschneide 2' gedreht und der radiale Abstand der Schlichtschneiden 2 zur Fräserachse 7 ist ebenfalls gegenüber dem Abstand der Schruppschneiden 2' zu Fräserachse 7 um ca. 0,03 mm verkürzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fräser
- 2, 2'
- Schneide
- 3, 3', 3'', 3'''
- Schneidzahn
- 4
- Aussparung
- 5
- Zapfen
- 6, 6'
- Ablösekörper
- 7
- Drehachse des Fräsers
- 8
- Gehäuse
- 9
- Knochenmaterial
- 10
- Dura, Gehirn schützende Hirnhau
- 11
- Öffnung
- 12
- Futter
- 13
- Flanken des Schneidzahns
- 14
- Bohrung
- 15
- Gleitlagerbuchse
- 16
- Ringnut
- 17, 17'
- Sicherungselement
- 18, 18'
- Spitzen, Zungen des Sicherungselements
- 19
- Ringbund
- 20
- Ringnut
- 21
- Rastelement
- 22
- Gewinde
