JP2006109917A - 回転加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工部表面の目詰まりが軽減され研削加工継続時間が改善された回転加工工具を提供することを目的とする。
【解決手段】 この回転加工工具は、加工用ハンドピ-スの回転軸に対して着脱自在な棒状のシャンク部３と、前記シャンク部３の一端部に一体に設けられた回転加工部５とを備え、前記回転加工部５はその外周面の回転方向に対して交差する方向の凹溝６を有し、前記外周面に粒状突起を散在させた研削作用部８ａが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は回転加工工具に係り、特に歯科或いは医科などにおける歯、骨、これらの擬似加工品或いはこれらの技工用型などの加工に好適な回転加工工具の改良に関する。

例えば、歯科処置の分野では、治療のために歯を削ったり、人工歯或いは義歯製作用の石膏製の歯型を成形するためにその技工用歯型を削ったりすることが行われる。このような場合、従来から様々な形状の回転加工工具が使用されており、その従来の工具例を図４（第１従来例）及び図５（第２従来例）を参照して説明する。

第１従来例：図４は第１従来例を示すもので、図４（ａ）はその回転加工工具の加工作用を行う先端部分の側面図を、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面を矢印方向に見た断面図を示している。

シャンク部（図示せず）の一端に同軸的に連結されているテーパ状の頸部１１の先端にはほぼ球形状の回転加工部１２が設けられ、この加工部１２の球面には複数の切削刃１３が形成されている。これら切削刃１３は、図４（ｂ）に見られるように、いずれも加工部１２の球面に直接目立て形成され、その刃の前面に鋭角のすくい角を有し、また、その背面には逃げ角を有する形状となっている（このような切削刃の断面構造の一例は特許文献１の図１、図３に見られる）。なお、図４（ｂ）には被加工物１４を描き添えてその加工状態が示されている。

そこで、このような加工工具による被加工物１４の加工操作について説明すると、加工用ハンドピースにおける回転軸に回転加工工具のシャンク部を取付けてそのハンドピースの回転駆動力をシャンク部（いずれも図示せず）に伝達し、そのシャンク部に連結する頸部１１をその軸心中心に回転させ、加工部１２を矢印１５の方向に回転させる。そこで、手先に把持した加工用ハンドピースを手動操作し、回転する前記加工部１２の切削刃１３を被加工物１４に押圧接触させ、例えば矢印Ｙの方向に加工部１２を移動させながら破線１６の深さまで被加工物１４表面を切削することによって削除加工が行われる。

第２従来例：図５は第２従来例の工具先端部分の一部を切欠した状態の側面図を示すもので、シャンク部（図示せず）の一端に同軸的に連結されている頸部１１の先端には、ほぼ球形状の回転加工部１２ａが設けられ、この加工部１２ａの球表面には例えばダイヤモンド砥粒（研削粒子）層１２ｂを例えば電着法により被着することによって研削作用部が全面に形成されている（工具先端加工部に研削粒子層を設ける技術は特許文献２に示されている）。
特開平１１−３１８９３９号公報 特開平 ９−１１７４５９号公報

ところで、前記第１従来例の加工工具においては、図４（ｂ）のように加工部１２を意図的操作方向である矢印Ｙ方向に移動させて削除加工するとき、切削刃１３の被加工物１４に対する食込み作用が大きく、大きな切削抵抗が生じ、前記加工部１２が矢印Ｙ方向とは反対の矢印Ｚの方向に反作用的に振られる傾向がある。

そこで、被加工物１４の加工予定部分のみを削除するためには、前記加工部１２を前記矢印Ｙ方向への一方向移動を確保するように、前記矢印Ｚ方向への振れに抗して、ハンドピースを操作することになるが、適確な操作を行うためには手元感覚の依存度が高く、例えば矢印Ｙ方向へ移動する場合の力加減が難しく、操作者の熟練度が大きく影響する状況にある。

また、被加工物１４が例えば人工歯や義歯製作用の石膏製成形歯型のように硬度が比較的小さいものである場合は、ハンドピースの僅かな操作ミスでも被加工物１４の表面が簡単に広範に切削され歯型加工精度が低下し易い。更に、加工部１２の矢印Ｚ方向への振れを抑制しようとして、矢印Ｙ方向への操作力を強めると切削刃１３が前記被加工物１４に過度に食込み被加工物１４表面に深くかつ広範な剥がれや割れなどの所謂チッピングを生じさせてしまうこともある。このような歯型加工精度の低下やチッピングが著しい場合は歯型の採り直しが必要となることもある。

一方、被加工物１４の硬度が高くなるほど、前記切削抵抗力が大きく、前記加工部１２の矢印Ｚの方向への振れ応力が大きくなるので、削除加工操作が益々困難となり易いなどの問題がある。

前記第２従来例においては、削除加工操作が研削作用によるために、切削作用をもつ第１従来例よりも加工部１２の矢印Ｚ方向への振れの力は少ないが、加工部表面砥粒層の研削粒子相互間の目詰まりが生じ易く、加工継続時間が低下する問題がある。この問題は特に前記石膏歯型のように硬度が比較的小さく、また粉粒成分を素材とする被加工物に対して発生し易い。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、加工部表面の目詰まりが軽減され削除加工継続時間が改善された回転加工工具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明の回転加工工具は、 加工用ハンドピ-スの回転軸に対して着脱自在な棒状のシャンク部と、前記シャンク部の一端部に一体に設けられた回転加工部とを備え、前記回転加工部はその外周面の回転方向に対して交差する方向の凹溝を有し、前記外周面に粒状突起を散在させた研削作用部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転加工工具において、前記回転加工部はほぼ球状に形成され、前記凹溝は前記加工部外周面に独立して複数個形成され、前記各凹溝の各底部が前記回転加工部の少なくとも最大径部分付近からその先端部に向かって前記回転加工部の軸心に近づく方向に傾斜していることを特徴とするものである。

本発明の回転加工工具によれば、回転加工工具が、その外周面に回転方向に対して交差する方向の凹溝を有すると共にその外周面に粒状突起を散在させた研削作用部を有することにより、前記研削作用部によって被加工物を研削加工することができるため、加工部の加工操作方向と逆向きの振れが軽減される。また、前記凹溝の存在により前記研削作用部の目詰まりが軽減される。

以下に、本発明による回転加工工具の第１乃至第２の実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。

図1及び図２は本発明の第１実施形態の回転加工工具を示すもので、図１はその回転加工工具の全体構造を示す側面図、図２（ａ）は図１に示された工具の一点鎖線で囲まれた先端部を拡大して示す拡大側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面を矢印方向に見た拡大断面図である。

回転加工工具１は、回転軸心２を有する例えば丸棒状のシャンク部３、その回転軸心を共通にしてシャンク部３の一端部に連続するテーパ状の頸部４及びこの頸部４の先端部に連続し前記回転軸心２を共通にする例えばほぼ球形の回転加工部５を備えている。この回転加工部５は頸部４先端部の外径よりも大きな径の外周面を有する。

これらシャンク部３、頸部４及び回転加工部５は、例えばステンレス（ＳＵＳ ４２０Ｆ）鋼材を各部相互一体に加工して製作されている。シャンク部３の長さ及び直径はそれぞれ約３２．５ｍｍ及び約２．３５ｍｍ、頸部４のテーパ先端部の最小直径は約１．２ｍｍ、加工部５の球の最大直径は約２．０ｍｍとなっている。

前記シャンク部３の他端部は、図１に概略的に破線で示されているように例えばペンシル状の加工用ハンドピースＰにおける回転軸の先端側に着脱自在（工具交換自在）に装着される。このハンドピースＰに内蔵された回転駆動機構によってシャンク部３は回転軸心２を中心として回転駆動される。被加工物の削除加工においては、前記ハンドピースＰは作業者によって例えばペンホルダー式に把持され、加工部５を被加工物の加工予定部位をめざして移動かつ接触させるように手動操作される。

そして、前記回転加工部５の外周面には図２に示すように、複数の凹溝６が相互に離間してそれぞれ独立に形成され、これら複数の凹溝６相互間には研削作用を行う領域としての外周面を有するランド部７が形成されている。

前記各凹溝６は前記回転加工部５の外周面の回転方向に対して交差する方向、本例においては直交する方向に形成してある。前記各凹溝６は、回転加工部５の外周面に断面がほぼＶ字状を呈する溝を形成することにより設けられたもので、回転加工部５の先端側及び頸部４側が次第に狭くなると共に浅い深さとなる形状、換言すれば、外観的にはほぼ長楕円状（或いは両端が鋭角な木の葉状）になっており、その長軸が回転軸心２にほぼ沿うように向けられている。

従って、前記各凹溝６は、回転方向に対して交差する方向に切込ませた状態の凹溝として形成されており、これら複数の凹溝６は前記回転加工部５の外周面の回転方向に互いに独立して配列されている。また、前記各凹溝６は前記Ｖ字の両脚に相当する両側壁６ａ及び両側壁間境界線に沿う底部６ｂを有し、前記各底部６ｂが前記回転加工部の少なくとも最大径部分付近からその先端部に向かって前記回転軸心２に近づく方向に傾斜するように形成されている。

そこで、各凹溝６間に位置する部分の前記ランド部７の外周面形状について説明すると、前述のような形状に前記各凹溝６が形成されていることにより、図２（ａ）に示されているように、前記ランド部７の溝間幅は、回転加工部５の回転軸心２に直交する最大径切断線Ａの位置のランド部幅に対し、加工部先端に向けて適宜印した切断線Ａ１や切断線Ａ２の各位置のランド部幅は互いに近い値、即ちほぼ等しい幅に保たれている。このようにして前記ランド部７の先端部側の各位置の研削効率は最大径の位置のそれにできるだけ近い値となるようになされている。

即ち、回転加工部５の最大径切断線Ａ付近のランド部７の幅寸法と、回転加工部５の先端側のランド部７の幅寸法とをほぼ等しくすることにより、前記最大径切断線Ａ付近の研削加工効率と先端側の加工効率とがほぼ等しくなるように構成されている。換言すれば前記最大径切断線Ａ付近と先端側の研削抵抗がほぼ等しくなるように構成されている。

また、前記各凹溝６はその両側壁６ａの仰角がほぼ９０度となるように前記加工部５の球本体を回転軸２に沿う方向に直接切削加工を施して形成されている。この仰角は切削加工上比較的精度を要求することのない大きめな角度としているために、凹溝形成加工は容易である。

前記各凹溝６の間の前記ランド部７は、図２（ｂ）に示されているように、前記回転軸心２に直交する断面部分における外周面の径は全体に亘って等しく形成され被加工物に対する回転軌跡上の研削作用面積を大きくとれるようになされていて、その外周面と前記凹溝側壁６ａとの交叉角はほぼ９０度またはそれ以上の鈍角に形成されている。

そして、前記ランド部７は図２（ｂ）を一見すると凹溝６によって複数に分離されているように見えるが、図２（ａ）にて分かるように、複数の前記凹溝６はいずれもその長軸両端部が加工部５の最先端部及び頸部４側端部から離間していて、これら凹溝６同士が前述のように回転方向に対して交差する方向に個々に独立して回転外周面に分散配置されているために、前記ランド部７の両端側は個々に分離せず凹溝６以外の球外周壁面が連続して繋がっている。

このようにランド部７が前記のような鈍角を有し、連続した球外周壁面を有することによって、各凹溝形成による機械的強度の低下は少なく加工部５の機械的強度は充分に確保できる。

前記加工部５の表面には、凹溝６及びランド部７に亘って全体的に、製造容易な例えば電着法によりダイヤモンド粒子を直接被着することによって、全体的に厚さがほぼ均等の研削能力の高い粒状突起を散在させた状態の砥粒（研削粒子）層８が形成されている。この砥粒（研削粒子）層８のうちランド部７の外周面に被着された部分が実際の研削作用を行う研削作用部８ａを構成する。

そして、前記加工部５の最大径部付近から先端部に至る範囲の外周面が主として研削作用に利用されるので、ダイヤモンド砥粒層８の電着をその範囲に止め、加工部５の頸部４に近い側への電着を避けて砥粒材料を削減するようにしてもよい。

また、この研削作用部８ａは前記加工部５の外周面に例えばサンドブラスト加工を直接施して多数の微細な凹凸を形成して粒状突起を散在させることによって得ることもできる。このようにサンドブラスト加工を施して製作される工具は、例えば石膏歯型のように硬度の小さい被加工物を対象として加工部材料の硬度が超硬合金に比して小さくてもよい加工工具に適用することができる。

前述のように、研削作用部８ａの形成には、砥粒（研削粒子）層８の形成又は加工部５表面の直接加工による形成の方法があるが、砥粒（研削粒子）層８の形成による方が、様々な硬度の被加工物の加工に適した硬度の研削粒子を任意に選択することによって様々な被加工物に対して広範に適応させ易く、比較的安価な工具を提供することができる。

前記第１実施形態の回転加工工具１を用いて被加工物を削除加工（研削加工）する場合には、外周面に粒状突起を散在させた研削作用部８ａの全面によって被加工物を研削することが可能であり、被加工物に対する食込み作用が小さく、研削抵抗は小さくなり、加工部５の加工操作方向と逆向きの振れが軽減される。従って、手動操作において、加工部５の加工操作方向と逆向きの反動振れが小さく、その操作が容易であり操作感触が優れている。

また、前記実施形態の工具にあっては、前記凹溝６の存在により回転方向に沿ってランド部７の研削作用部８ａが断続的に存在することになるために、研削屑或いは研削粉粒が研削作用部８ａ近傍の凹溝６へ速やかに振り落とされ研削作用部８ａから離散し易いため目詰まりを軽減できる。

ところで、研削加工は主に前記加工部５の最大径部の外周面で行われるものの、被加工物の狭い部分などを微細研削する場合には加工部５の先端部側による回転研削を集中的に行うことも多い。そのような場合にあっても、前述のように前記各凹溝６の各底部６ｂを相互に結ぶ包絡面が錐状で各底部６ｂが加工部５の最大径部から先端部に向けて回転軸心２に近づくよう傾斜しているので、加工部５先端部においても、研削屑或いは研削粉粒が研削凹溝６へ速やかに振り落とされ目詰まりが軽減される。

なお、前記凹溝６の数は被加工物の材質や硬度などに対応して、前記目的にてらして必要な数に選択するとよい。

次に、図３は本発明の第２実施形態の回転加工工具を示すもので、図３（ａ）はその工具の主要部拡大側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面で矢印方向に見た断面図である。

この実施形態の加工工具は、前記第１実施形態の加工部が球形であるのに対して、その回転加工部５の形状がほぼ円錐状若しくは先端が細い筆先状に形成されている。その他の部分はほぼ同様な構造となっているので、同様な機能を生じる部分については同一符号を付してその説明を省略する。

ここでその特徴について説明すると、前記加工部５の筆先状の形状に合わせて、凹溝６、凹溝側壁６ａ、凹溝底部６ｂ、ランド部７及び砥粒（研削粒子）層８及び研削作用部８ａはいずれも第１実施形態のものより細長い形成となっていて、第１実施形態のものと同様な効果を奏すると共に、被加工物に対する細かい研削加工を施し易い形状となっている。

なお、研削粒子層形成に当たって前記凹溝をマスキングして、その部分への研削粒子層の被着形成を避けても良い。

また、前記各実施形態に示されているような本発明の回転加工工具は、歯科或いは医科などにおける歯、骨、これらの擬似加工品或いはこれらの技工用型などに対する加工と同様な機能要求のある分野としては例えばガラス加工分野が考えられるように、同様な機能要求のある分野に広く利用することも出来る。

本発明の第１実施形態に係る回転加工工具の側面図である。 図１に示された第１実施形態の回転加工工具の一部を拡大して示す拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る回転加工工具の一部を拡大して示す拡大図である。 第１従来例の回転加工工具の主要部を拡大して示す拡大図である。 第２従来例の回転加工工具の主要部を拡大して示す一部切欠拡大側面図である。

符号の説明

１ 回転加工工具
２ 回転軸心
３ シャンク部
４ 頸部
５ 回転加工部
６ 凹溝
６ａ 凹溝の側壁
６ｂ 凹溝の底部
７ ランド部
８ａ 研削作用部

Claims (2)

1. 加工用ハンドピ-スの回転軸に対して着脱自在な棒状のシャンク部と、前記シャンク部の一端部に一体に設けられた回転加工部とを備え、前記回転加工部はその外周面の回転方向に対して交差する方向の凹溝を有し、前記外周面に粒状突起を散在させた研削作用部が形成されていることを特徴とする回転加工工具。
2. 請求項１に記載の回転加工工具において、前記回転加工部はほぼ球状に形成され、前記凹溝は前記加工部外周面に独立して複数個形成され、前記各凹溝の各底部が前記回転加工部の少なくとも最大径部分付近からその先端部に向かって前記回転加工部の軸心に近づく方向に傾斜していることを特徴とする回転加工工具。
   
   
   
   
   
   

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