JPH11318939A

JPH11318939A - 歯科用回転切削工具

Info

Publication number: JPH11318939A
Application number: JP13703998A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Tanaka; 徳之田中
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】２５０，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の高速回
転に用いる、耐磨耗性、安全性に優れた歯科治療用の回
転切削工具を提供する。【解決手段】切削工具の材料に、抗折力が４．０ＧＰ
ａ以上の材料を用いる。特に、かかる材料としては、Ｗ
ＣをＣｏで焼結した材料を主成分とする超硬合金を選択
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯科治療に用いる
歯科用回転切削工具（以下、単に「切削工具」という。）
に関し、特に、２５０，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の高
速回転で使用する切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯科治療では、切削工具をエアータービ
ンで高速回転させて、歯表面を切削治療するが、切削効
率を高くするためには、切削工具の回転数を一般の使用
回転数である２００，０００ｒｐｍ／ｍｉｎより高くし
て、例えば、２５０，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上とする
ことが必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２００，０００ｒｐｍ
／ｍｉｎ以下の回転数で使用する従来の切削工具の材料
には、超硬合金等の材料が用いられていたが、かかる切
削工具をそのまま２５０，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の
高速回転で使用した場合、切削工具の刃先が短時間で磨
耗するために、高精度な歯科治療を安定して行うことが
困難であり、また、切削工具の破損やチッピング（刃先
の欠け）も発生し易かった。特に、切削工具の破損やチ
ッピングは、治療を受ける患者にとって危険であり、高
速回転に用いる切削工具に、従来の材料をそのまま適用
することは困難であった。そこで、本発明は、２５０，
０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の高速回転に用いる耐磨耗
性、安全性に優れた切削工具を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、発明者は鋭意研
究の結果、切削工具の材料に、抗折力が４．０ＧＰａ以
上の材料を用いることにより、２５０，０００ｒｐｍ／
ｍｉｎ以上、特に、４０，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の
高速回転で使用した場合であっても、２００，０００ｒ
ｐｍ／ｍｉｎ以下の回転数で使用する従来の切削工具と
同程度の耐磨耗性、安全性が得られることを見出すとと
もに、かかる材料としては、ＷＣをＣｏで焼結した材料
を主成分とする超微粒子超硬合金が好ましいことを見出
し、本発明を完成した。

【０００５】即ち、本発明は、ＷＣを主成分とする超硬
合金からなり、抗折力が４．０ＧＰａ以上で、２５０，
０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の回転数で用いることを特徴
とする歯科用回転切削工具である。このように、抗折力
４．０ＧＰａ以上の材料を切削工具の材料に選択するこ
とにより、従来の材料では切削工具の破損等が発生する
２５０、０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の高速回転でも、安
定した切削を行うことが可能となる。

【０００６】上記切削工具は、ビッカース硬度が１５０
０ＨＶ以上であることが好ましい。即ち、上記切削工具
は、抗折力４．０以上の靱性に加えて、ビッカース硬度
１５００ＨＶ以上の硬度を備えることにより、更に良好
な高速切削性能を得ることが可能となる。

【０００７】上記回転数は、３５０，０００ｒｐｍ／ｍ
ｉｎ以上であることが、歯科治療における効率の点で好
ましい。

【０００８】特に、上記回転数は、４００，０００ｒｐ
ｍ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。

【０００９】上記切削工具は、ＢＮ又はＣｒ₃Ｃ₂を２０
〜８０ｗｔ％含有するものであっても構わない。ＢＮ又
はＣｒ₃Ｃ₂を２０〜８０ｗｔ％含有することにより、材
料の微粒子化を図ることが可能となり、材料の靱性、及
び硬度が向上するからである。

【００１０】上記切削工具は、結合材として、少なくと
もＣｏを用いることが、安定した焼結材料を得る上で好
ましい。

【００１１】また、本発明は、８°以下のすくい角を有
する切削刃を備え、ビッカース硬度が１５００ＨＶ以
上、抗折力が４．０ＧＰａ以上であることを特徴とする
切削工具でもある。切削工具が、８°以下のすくい角を
有することにより、切削特性、耐衝撃性を向上させるこ
とが可能となるからである。

【００１２】また、本発明は、更に、切削刃が、２０〜
５０°の逃げ角を有することを特徴とする切削工具でも
ある。これにより、切削特性、耐衝撃性を向上させるこ
とが可能となる。

【００１３】また、本発明は、更に、切削刃が、０〜３
０°のねじれ角を有することを特徴とする切削工具でも
ある。これにより、更に、切削特性、耐衝撃性を向上さ
せることが可能となる。

【００１４】また、本発明は、２０°以下のすくい角
と、２５〜３５°の逃げ角とを有し、該すくい角と該逃
げ角との和が４５°以下である切削刃を備えることを特
徴とする切削工具でもある。かかる条件を備えることに
より、切削特性、耐衝撃性に優れた切削工具を得ること
が可能となるからである。

【００１５】上記すくい角は、１５°以下であること
が、切削特性、耐衝撃性の向上を図る上で好ましい。

【００１６】また、上記すくい角と逃げ角との和は、４
０°以下であることが、切削特性、耐衝撃性の向上を図
る上で好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明にかかる切削工具は、抗折
力が４．０ＧＰａ以上であり、２５０，０００ｒｐｍ／
ｍｉｎ以上の回転数で用いるものであり、かかる内容に
ついて、図１〜５を参照しながら説明する。

【００１８】まず、図１に、本発明の切削工具の外観の
一例を示す。図１（ａ）は、切削工具の側面図、（ｂ）
は端面図、（ｃ）は底面図である。切削工具は、例え
ば、長さが２０ｍｍ、直径が１．６ｍｍで、先端部分に
切削刃が形成されている。ここでは、切削刃の刃数は６
であるが、４〜１２程度の範囲で必要に応じて選択可能
である。図１では、（ａ）の切削刃先端部分の上半分
（中心線より上部）に外観図を下半分に切削刃に沿った
展開図を示す。切削刃には、切削性を向上させるため
に、図のような切り欠き部が設けられている。

【００１９】図２は、刃数が４の切削工具の先端部の拡
大図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図
である。また、図３は、すくい角、逃げ角を説明するた
めの、切削工具先端部の正面概略図（切削刃数６本）を
示す。

【００２０】ここで、図３に示すように、すくい角と
は、切削工具断面において、切削工具の中心と刃先とを
結んだ直線（中心線）と、すくい面のなす角度をいう。
従って、中心線がすくい面と一致する場合は、すくい角
は０°であり、すくい面が中心線より外側に出て、刃先
が厚くなる方向のすくい角を負とし、逆に刃先の薄くな
る方向のすくい角を正とする。逃げ角とは、切削刃（切
れ刃）の背面（逃げ面）と、該切削刃先端部の回転軌跡
の接線とのなす角度をいう。外周ニ番角、又はすきま角
とも呼ばれる。

【００２１】また、図４は、切削工具の切削刃が設けら
れた先端部分の側面拡大図であり、図４に示すように、
ねじれ角とは、切削工具の回転軸に対する切れ刃の傾斜
角度をいう。なお、かかるすくい角、逃げ角、及びねじ
れ角の値の適正範囲ついては後述する。

【００２２】本実施の形態にかかる切削工具は、２５
０，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上ぼ回転数で、特に、好ま
しくは４００，０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上の回転数で用
いられる。発明者が鋭意研究の結果、かかる高速回転
で、切削工具を安定して用いるためには、切削工具の材
料に、抗折力が４．０ＧＰａ以上の材料を選択すること
が必要であることがわかった。本実施の形態では、かか
る知見に基づいて、切削工具の材料として、ＷＣを結合
材であるＣｏで焼結した材料を主成分とする超硬粒子超
硬合金（ＨＦ−Ｚ種）を用いることとする。具体的に
は、ＷＣ；９３．３ｗｔ％、ＶＣ；０．２ｗｔ％、Ｃｒ
₃Ｃ₂；０．５％、Ｃｏ；６ｗｔ％の超硬粒子超硬合金を
用いる。

【００２３】表１は、本発明例と比較例Ａの種類とその
粒径を示すものである。超硬合金の種類は、ＪＩＳ分類
記号により表示したものである（ＪＩＳＢ４０５３
参照）。なお、比較例Ａは、従来の切削工具に用いられ
ていたＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金である。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように、本発明例に用い
る材料は、従来の切削工具に用いられる比較例Ａの材料
に比べて、平均粒径が小さく結晶構造が微細である。即
ち、ＷＣの粒径を微細とし、均一に分散させた材料を選
択することにより、高速回転での使用に耐えうる抗折力
の大きな切削工具が得られると考えられる。

【００２６】表２は、表１の各材料の抗折力と、たわみ
量とを測定した結果である。抗折力の測定は、ＪＩＳ
Ｂ４０５３に準拠した方法を用いて測定した。また、
たわみ量は、試験片が破断する直前のたわみ量をもって
表した。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から明らかなように、本発明例の抗折
力は４．８ＧＰａであり、比較例Ａの３倍となってい
る。また、たわみ量も比較例Ａの４倍となっている。

【００２９】表３は、表１の各材料のビッカース硬度の
測定結果である。ビッカース硬度は、本発明例、比較例
Ａともに１７００ＨＶとなっている。

【００３０】

【表３】

【００３１】一般には、材料の硬度と靱性とは反比例す
る関係にあり、材料の硬度を大きくすれば、靱性が低く
なる関係にある。これに対して、本発明例では、上述の
ように、靱性を表す抗折力が比較例Ａの３倍であること
に加え、硬度を表すビッカース硬度の値が比較例Ａと同
程度となっており、靱性、硬度ともに優れた材料となっ
ている。このように、本発明にかかる切削工具の材料に
は、抗折力が大きいとともに、ビッカース硬度も大きい
材料を選択することが好ましい。また、ＷＣを主成分と
し、結合材としてＣｏを加えたものに、添加材として炭
化物（ＴｉＣ，ＳｉＣ，ＶＣ，ＴａＣ，Ｃｒ₃Ｃ₂，Ｎｂ
Ｃ，ＺｒＣ，Ｍｏ₂Ｃ）を、更には、窒化物（ＴｉＮ，
ＡｌＮ，ＴｉＡｌＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭窒化物（ＴｉＣ
Ｎ）、硼化物（ＴｉＢ₂，Ｂ₄Ｃ）、硼窒化物（ＢＮ，Ｔ
ｉＢＮ）等を添加することによって、材料の粒度調整が
可能となるため、材料の靱性、硬度を高くする上で、こ
れらの炭化物、窒化物等を添加材として加えることも好
ましい。

【００３２】次に、切削工具の切削刃のすくい角、逃げ
角、ねじれ角の最適値について、表４を用いて説明す
る。

【００３３】

【表４】

【００３４】本発明例１〜４、比較例Ａ１〜Ａ３は、い
ずれも表１の材料を用いて作製した切削工具であり、外
観は図１に示すとおりである。切削試験は、切削回転数
５０ｒｐｍ／ｍｉｎで、５分間、メラミン樹脂を切削し
て行った。表４に示す評価結果で、◎は工具破損がな
く、切削性も良好、○は工具破損はないが、切削性低下
あり、△は工具破損はないが、切削性が悪い、×は工具
破損ありを示す。なお、表４では、切削刃の刃数を６本
としたが、４〜１２本程度の範囲で任意に選択すること
が可能である。

【００３５】次に、表５に、表４の本発明例１〜４の切
削工具の衝撃切削試験結果を示す。

【００３６】

【表５】

【００３７】衝撃切削試験は、図５に示すような方法を
用いて行った。即ち、まず、レール上に、メラミン樹脂
で作製した切削材を搭載した。レールには糸を介してお
もり（３０ｇ）が取り付けられており、おもりに引っ張
られてレールが動くようになっている。切削工具（バ
ー）は、ハンドピースに取り付けられて、４５０、００
０〜５００、０００ｒｐｍ／ｍｉｎで回転させる。次
に、回転中の切削工具に切削材を衝突させて、衝突後、
約３０秒間切削を行った。この場合、切削材の移動開始
地点と、切削工具との距離を試験距離として、かかる試
験距離を変えることにより衝撃力を変化させることとし
た。試験距離は、表５に示すように、２、５、１０、１
５ｍｍとした。なお、衝突回数は、試験距離を変えて、
夫々１０回ずつとした。試験距離は、２ｍｍから５ｍ
ｍ、１０ｍｍへと順次大きくし、破損した時点で中止し
た。

【００３８】例えば、本発明例１の切削工具では、試験
距離２ｍｍ、５ｍｍでは切削可能であったが、試験距離
１０ｍｍで破損した。一方、本発明例２〜４の切削工具
では、試験距離１５ｍｍまで切削可能であった。これに
対して、比較例１、２の切削工具では、試験距離２ｍｍ
において、すでに破損が認められた。また、比較例３の
切削工具では、試験距離５ｍｍにおいて破損が認められ
た。評価結果中、◎は試験距離１５ｍｍまで破損なし、
○は試験距離１０ｍｍまで破損なし、△は試験距離５ｍ
ｍまで破損なし、×は試験距離２ｍｍですでに破損あり
を示す。

【００３９】表４、５から明らかなように、本発明例の
回転工具では、まず、すくい角を８°以下とすること
で、良好な切削特性、耐衝撃性が得られることがわか
る。また、これに加えて、逃げ角は、２０〜５０°とす
ることが好ましく、又、ねじれ角は、０〜３０°とする
ことが好ましいことがわかる。

【００４０】また、別の見地からみれば、切削工具は、
２０°以下のすくい角と、２５〜３５°の逃げ角とを有
し、すくい角と逃げ角との和が４５°以下とすること
で、良好な切削特性、耐衝撃性が得られることがわか
る。特に、すくい角は、１５°以下とすることが好まし
く、また、すくい角と逃げ角との和は４０°以下とする
ことが好ましいことがわかる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる切削工具では、抗折力４．０ＧＰａ以上の材料
を切削工具の材料に選択することにより、従来の材料で
は切削工具の破損等が発生した２５０、０００ｒｐｍ／
ｍｉｎ以上の高速回転でも、安定した切削を行うことが
可能となる。

【００４２】即ち、２５０、０００ｒｐｍ／ｍｉｎ以上
の高速回転で使用した場合であっても、切削工具の刃先
が磨耗しにくいために、高精度な歯科治療を安定して行
うことが可能となり、また、切削工具の破損やチッピン
グの発生を防止し、治療を受ける患者の安全を確保する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる歯科用回転切削工具の外観図
である。

【図２】本発明にかかる歯科用回転切削工具の先端部
の拡大図である。

【図３】本発明にかかる歯科用回転切削工具の先端部
の概略図である。

【図４】本発明にかかる歯科用回転切削工具の先端部
の拡大図である。

【図５】本発明にかかる歯科用回転切削工具の衝撃切
削試験の概略図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＷＣを主成分とする超硬合金からなり、
抗折力が４．０ＧＰａ以上で、２５０，０００ｒｐｍ／
ｍｉｎ以上の回転数で用いることを特徴とする歯科用回
転切削工具。
【請求項２】ビッカース硬度が、１５００ＨＶ以上で
あることを特徴とする請求項１に記載の歯科用回転切削
工具。
【請求項３】上記回転数が、３５０，０００ｒｐｍ／
ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１に記載の歯
科用回転切削工具。
【請求項４】上記回転数が、４００，０００ｒｐｍ／
ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１に記載の歯
科用回転切削工具。
【請求項５】ＢＮ又はＣｒ₃Ｃ₂を２０〜８０ｗｔ％含
有することを特徴とする請求項１に記載の歯科用回転切
削工具。
【請求項６】結合材として、少なくともＣｏを用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の歯科用回転切削工
具。
【請求項７】８°以下のすくい角を有する切削刃を備
え、ビッカース硬度が１５００ＨＶ以上、抗折力が４．
０ＧＰａ以上であることを特徴とする歯科用回転切削工
具。
【請求項８】更に、切削刃が、２０〜５０°の逃げ角
を有することを特徴とする請求項７に記載の歯科用回転
切削工具。
【請求項９】更に、切削刃が、０〜３０°のねじれ角
を有することを特徴とする請求項７に記載の歯科用回転
切削工具。
【請求項１０】２０°以下のすくい角と、２５〜３５
°の逃げ角とを有し、該すくい角と該逃げ角との和が４
５°以下である切削刃を備えることを特徴とする歯科用
回転切削工具。
【請求項１１】上記すくい角が、１５°以下であるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の歯科用回転切削工
具。
【請求項１２】上記すくい角と逃げ角との和が、４０
°以下であることを特徴とする請求項１０に記載の歯科
用回転切削工具。