DE3436636C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Ferti­ gung eines zahnärztlichen Werkzeugs zum Ausbohren des Zahn­ wurzelkanals sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Bei der Fertigung von auch als Reamer bekannten Räumahlen zum Ausräumen des Zahnwurzelkanals wird ein zuvor drei­ kantig oder quadratisch zugeschliffenes Drahtstück in sich verdreht. Im Gegensatz dazu wird ein auch unter der Bezeichnung "H-Feile", beispielsweise aus der WO 79/00 344 A1 bekanntes Bohrwerkzeug der genannten Art in der Weise hergestellt, daß an einem Drahtstück eine sich spiralförmig entlang dem Umfang erstreckende, sehr scharfe Kante durch Schleifen erzeugt wird, so daß sich das Aussehen eines Spiralbohrers ergibt, welcher sich zu seinem freien Ende bis aus einen Durchmesser von 0,08 mm verjüngt. Von dieser haarfeinen Spitze aus erstreckt sich die durch Schleifen zu formende scharfe Kante spiralförmig über eine Länge des Drahtstücks von ca. 16 mm bei einem Materialabtrag in der Größenordnung von zwei Hundertstel Millimeter und unter stetiger Zunahme des Durchmessers. Die Bearbeitung eines solchen Werkzeugs erfordert mithin eine äußerste Präzision, und selbst bei Anwendung äußerster Sorgfalt kommt es häufig vor, daß das fertiggestellte Werkzeug den hohen Anforderungen nicht genügt.

Die Fertigung eines solchen Werkzeugs der vorstehend genannten Art unter Anwendung bekannter Verfahren ist durch die folgenden Umstände erschwert:

• - die stetige Verjüngung des herzustellenden Werkzeugs;
• - die große Steigung der spiralförmigen Kante;
• - die Forderung, das Werkzeug aus relativ weichem, biegsamem Draht zu fertigen, da sonst Bruchgefahr besteht;
• - durch die zur Erzielung von Rostfreiheit erforderliche Verwendung von austenitischem rostfreiem Stahl, welcher sich jedoch nur unter beträchtlichen Schwierigkeiten schleifen läßt;
• - und durch die Forderung, daß die Fertigungskosten für das Werkzeug nur einen Bruchteil von denen für einen Bohrer betragen sollen, damit das Werkzeug nach einmali­ gem Gebrauch weggeworfen werden kann.

Bei einem in Fig. 1 dargestellten, aus der GB 20 40 743 A bekannten, herkömmlichen Verfahren für die Fertigung eines Werkzeugs der genannten Art wird ein Drahtstäbchen 3 in eine U- oder V-förmige Nut einer Führung 1 eingelegt und unter von einer Drehung begleite­ tem Vorschub darin mittels einer in einem bestimmten Winkel R in bezug auf die Nut 2 angestellten, dünnen Schleifscheibe 4 geschliffen. Da sich der Durchmesser des Drahtstücks 3 zu seinem freien Ende hin durch das Schleifen auf einen Bruchteil des Ausgangsdurchmessers verringert, ist der jeweils geschliffene Bereich des ent­ stehenden Werkzeugs nicht mehr sicher in der Nut 2 abge­ stützt, so daß das Drahtstück unter dem Angriff der in einem Winkel von etwa 45 bis 65° angestellten Schleif­ scheibe 4 zu flattern beginnen kann oder gar aus der Nut herausspringt. In jedem Falle kann das durch die Verringe­ rung des Durchmessers ermöglichte Ausweichen des Draht­ stücks 3 vor der Schleifscheibe 4 die Maßhaltigkeit der Schleifarbeit beeinträchtigen.

Um diesen Mängeln abzuhelfen, wurden Führungen 1 erprobt, bei welchen die Tiefe der Nut 2 entsprechend der für das fertiggestellte Werkzeug vorgesehenen Verjüngung abnimmt. Dabei besteht jedoch noch immer die Gefahr, daß das Draht­ stück 3 unter dem Angriff der winklig angestellten Schleif­ scheibe 4 aus der Nut herausspringt. Wegen der Verwendung eines Drahtstücks aus relativ weichem Metall besteht darü­ ber hinaus die Gefahr der Beschädigung der äußerst feinen Spitze des Werkzeugs und der angeschlissenen Kante durch die fortdauernde Berührung mit der Wandung der Nut 2.

Aufgrund der angeführten Nachteile ist es die Aufgabe der Erfin­ dung, ein Verfahren für die Fertigung eines sehr präzisen, aber dennoch kostengünstigen zahnärztlichen Werkzeugs zum Ausbohren des Zahnwurzelkanals anzugeben, wobei durch das Verfahren die Ausschuß­ rate erheblich verringert wird, sowie eine Vorrichtung für die Fertigung eines zahnärztlichen Werkzeugs zum Ausbohren des Zahnwur­ zelkanals nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1, vorrichtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 2 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Draht­ stück weitaus sicherer abgestützt als in einer herkömmlichen Füh­ rung mit U- oder V-förmiger Führungsnut, so daß die Schleifbear­ beitung mit erhöhter Präzision durchführbar ist. Das Drahtstück vermag dadurch die bei der Schleifbearbeitung auftretenden, recht­ winklig zu seiner Längsachse gerichteten Kräfte sicher aufzunehmen.

Da die Schleifbearbeitung nach dem Austritt des Drahtstücks aus der Führungsbohrung stattfindet, besteht keine Gefahr, daß die an­ geschliffene Schneidkante anschließend mit irgendwelchen Führungs­ teilen in Berührung kommt, wie dies bei Verwendung der bekannten Nutenführung der Fall ist, so daß eine Beschädigung der Schneid­ kante ausgeschlossen ist. Auch beim Auftreten eines geringfügigen Fluchtfehlers zwischen dem Einspannfutter und der Führungsbohrung läßt sich das Drahtstück unter entsprechender Verformung durch den trichterförmigen Einlaß sicher in die Führungsbohrung einführen, wobei eine solche Versetzung sogar in vorteilhafter Weise zu erhöh­ ter Präzision der Bearbeitung beiträgt. Die beschriebene Vorrich­ tung ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß sich der radia­ le Abstand zwischen der Mittelachse der Führungsbohrung und der scharfen Kante der Schleifscheibe sowie auch die Vorschubstrecke des Drahtstäbchens pro Umdrehung desselben variieren lassen, so daß das fertig bearbeitete Werkzeug einen variablen Durchmesser und eine spiralig verlaufende Schneidkante mit variabler Steigung erhalten kann.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das zu bearbeitende Drahtstück nach Einführung desselben in die Führungsbohrung allsei­ tig durch die innere Umfangsfläche der Bohrung abgestützt. Da das Einführen des Drahtstücks in die Führungsbohrung unter Drehung des Drahtstücks erfolgt, bietet es selbst dann keine Schwierigkeiten, wenn der Innendurchmesser der Bohrung kaum größer ist als der Durchmesser des Drahtstücks. Nach der Schleifbearbeitung ist der zum freien Ende hin gegebenenfalls abnehmende Durchmesser des Drahtstücks kleiner als vor der Bearbeitung, so das sich das ferti­ ge Werkzeug mühelos und ohne anzustoßen rückwärts aus der Bohrung herausziehen läßt.

Die Erfindung ist nicht nur für die Fertigung des vorstehend be­ schriebenen Werkzeugs zum Ausbohren des Zahnwurzelkanals anwendbar, sondern auch für die Fertigung eines Werkzeugs zum Füllen des Zahnwurzelkanals durch Umkehrung des Profile der in das Drahtstück eingeschliffenen Spiralrille.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das Drahtstück während der Schleifbearbeitung, anders als bei Abstützung desselben in einer U- oder V-förmigen Nut, in Umfangsrich­ tung allseitig abgestützt wird, so daß es sich mit hoher Präzision zu einem Werkzeug der beschriebenen Art mit einem Spitzendurchmesser von 0,08 mm zuschleifen läßt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer bekannten Vor­ richtung für die Fertigung eines auch als "H-Feile" bezeichneten Bohrwerkzeugs,

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung des Arbeitsprinzips der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung während der Bearbeitung eines Werkzeugs,

Fig. 6 eine schematisierte Darstellung einer Führung in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 und 8 Darstellungen der Führung in weiteren Ausfüh­ rungsformen der Erfindung,

Fig. 9 und 10 schematisierte Darstellungen der räumlichen Anordnung von Schleifscheiben verschiedener Stärke in bezug auf eine Führung,

Fig. 11 eine Darstellung des Wirkprinzips der Schleif­ bearbeitung und

Fig. 12 eine schematisierte Darstellung eines Zustands, in welchem ein zu bearbeitendes Drahtstück nicht mit einer Führungsbohrung fluchtet.

Ein zu einer in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gehöriges Spannfutter 5 dient zum Einspannen eines auf eine vorbe­ stimmte Länge zugeschnittenen, einen Durchmesser von etwa 0,4 bis 1,6 mm aufweisenden Drahtstücks 3 und für dessen von einer Drehung begleiteten Vorschub unter dem Antrieb eines Motors. Dabei kann die Vorschubstrecke pro Umdrehung in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Spann­ futters 5 variabel sein. Eine vor dem Spannfutter 5 ange­ ordnete Führung 6 aus gesintertem Hartmetall, keramischem Werkstoff oder Diamant hat eine Führungsbohrung 7, deren Innendurchmesser um etwa 0,005 bis 0,02 mm größer ist als der Durchmesser des Drahtstücks 3 und welche in Axial­ richtung mit dem eingespannten Drahtstück fluchtet. An der dem Spannfutter 5 zugewandten Seite der Führung 6 hat die Führungsbohrung 7 einen trichterförmig erweiterten Einlaß 8. Bei dem von einer Drehung begleiteten Vorschub des Draht­ stücks 3 durch die Führungsbohrung 7 hindurch ist das Drahtstück in Umfangsrichtung allseitig abgestützt. An der dem Spannfutter 5 abgewandten Seite der Führung 6 ist eine eine Stärke von etwa 2,5 mm aufweisende Schleifscheibe 9 angeordnet. Sie ist unter einem gegebenen Winkel R in bezug auf die Mittelachse der Führungsbohrung 7 angestellt und hat einen einseitig abgeschrägten, in einer scharfen Kante 10 auslaufenden Umfangsrand. Unter dem Antrieb eines Motors 11 dient die Schleifscheibe 9 dazu, das Drahtstück 3 wäh­ rend des von einer Drehung begleiteten Vorschubs desselben spiralförmig anzuschleifen. Dabei ist die Schleifscheibe 9 in Radialrichtung hin und her bewegbar, um den Radialab­ stand zwischen der Mittelachse der Führungsbohrung 7 und der Kante 10 zu vergrößern oder zu verkleinern.

Wie man in Fig. 4 erkennt, ist das dem Spannfutter 5 abge­ wandte Ende der Führung 6 entsprechend dem Anstellwinkel R der Schleifscheibe 9 abgeschrägt, so daß die Schleif­ scheibe 9 so nahe wie möglich an der Ausmündung der Füh­ rungsbohrung 7 arbeitet.

In der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Drahtstück 3 in das Spannfutter 5 eingespannt und, wie in Fig. 3 durch Pfeile angedeutet, unter Drehung vor­ wärtsbewegt, so daß es in die Führungsbohrung 7 der Füh­ rung 6 eindringt und in Umfangsrichtung allseitig darin abgestützt wird. Unmittelbar nach dem Austritt aus der Führungsbohrung 7 wird das Drahtstück 3 mittels der Schleif­ scheibe 9 spiralförmig angeschliffen, wobei die Schleif­ scheibe 9 fortlaufend aufwärts bewegt wird, so daß der Durchmesser der durch das Schleifen erzeugten spiralför­ migen Kante fortlaufend zunimmt.

Gleichzeitig damit kann der Vorschub des Drahtstücks 3 pro Umdrehung desselben fortlaufend vergrößert werden, so daß sich neben der Zunahme des Durchmessers zusätzlich eine Zunahme der Steigung b der eingeschliffenen Spiralkerbe a ergibt. Darüber hinaus ist es auch möglich, der Spiral­ kerbe a eine in Richtung auf die Wurzel des Drahtstücks 3 stetig zunehmende Steigung b zu verleihen, ohne die Schleifscheibe 9 dabei in Radialrichtung zu bewegen.

Durch die Kombination einer Radialbewegung der Schleif­ scheibe 9 mit einer Veränderung des Vorschubs des Draht­ stücks 3 pro Umdrehung desselben lassen sich Werkzeuge mit der jeweils gewünschten Verjüngung zur Spitze hin und variabler Steigung der Schneidkante erzeugen.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchsetzt die Führungsbohrung 7 eine einstückige Führung 6. Die Füh­ rung kann jedoch auch, wie in Fig. 6 dargestellt, aus zwei symmetrischen Hälften 13 zusammengesetzt sein, welche an den einander zugewandten Seiten jeweils eine ein halbkreis­ förmiges Profil aufweisende Nut 12 haben. Die beiden Hälf­ ten werden dann so zusammengesetzt, daß die beiden Nuten 12 zusammen eine kreisförmige Führungsbohrung bilden.

Eine in Fig. 7 gezeigte Führung setzt sich aus zwei Teilen 13′ und 13′′ zusammen, von denen das eine Teil 13′ eine rechtwinklig V-förmige Nut 12′ aufweist, welche beim Aneinanderlegen der beiden Teile eine Führungsbohrung darstellt.

Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der trichterförmige Einlaß 8 der Führungsbohrung 7 ein­ stückig mit der Führung 6 insgesamt ausgebildet. Fig. 8 zeigt dagegen ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Führung aus zwei Teilen 14 und 15 zusammengesetzt ist, von denen das erste einen trichterförmigen Einlaß und das zweite eine glatt durchgehende Bohrung aufweist.

Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Schleifscheibe 9 vorzugsweise so nahe wie möglich an der Austrittsseite der Führung 6 angeordnet. Ist nämlich der Abstand zwischen der Schleifscheibe 9 und der Führung 6 zu groß, wie z. B. in Fig. 9 dargestellt, so besteht die Gefahr, daß sich das Drahtstück 3 unter dem von der Schleifscheibe 9 ausgeübten Druck verbiegt. Wie in Fig. 10 zu erkennen ergibt sich die gleiche Gefahr bei einer übermäßigen Stärke der Schleif­ scheibe 9′′, da die scharfe Kante c derselben dann in einem zu großen Abstand von der Ausmündung der Führungsbohrung 7 am Drahtstück 3 angreift, selbst wenn die Schleifscheibe in geringstem Abstand von der Führung 6 angeordnet ist. In dieser Hinsicht müßte die Schleifscheibe 9 daher möglichst dünn sein. Da jedoch andererseits die scharfe Kante c bei einer sehr dünnen Schleifscheibe sehr schnell abgenutzt wird, muß die Schleifscheibe 9 eine gewisse Mindeststärke aufweisen.

Wie man in Fig. 11 erkennt, ist mit einer die Stärke d1 aufweisenden Schleifscheibe 9 bei einer Bearbeitungstiefe S eine der Abschrägung der scharfen Kante c und der Stärke d1 der Schleifscheibe proportionale Steigung der eingeschlif­ fenen Spiralrille erzielbar. Die Verwendung einer Schleif­ scheibe 9 mit der Stärke d2 ermöglicht dagegen bei glei­ cher Bearbeitungstiefe S die Ausbildung einer Spiralrille, welche eine größere Tiefe sowie eine größere Steigung auf­ weist, wobei außerdem die Abnutzung der Schleifscheibe 9 verringert ist. Im Hinblick auf die Präzision der Bearbei­ tung sowie auf die Abnützung der Schleifkante c liegt die Stärke der Schleifscheibe 9 daher vorzugsweise in einer durch die Beziehung P sin R gegebenen Größenordnung, worin P die größte Steigung der Spiralrille und R der Anstellwinkel der Schleifscheibe ist. Eine Schleifscheibe mit einer durch diese Beziehung bestimmten Stärke ist dabei vorzugsweise so nahe wie möglich an der Austrittsseite der Führung 6 angeordnet.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Vorrich­ tung insgesamt wird der radiale Abstand zwischen der Mittel­ achse der Führungsbohrung 7 und der Kante 10 der Schleif­ scheibe durch radiale Bewegung der Schleifscheibe variiert. Demgegenüber ist auch eine entsprechende Verschiebung der Führung 6 oder auch eine gleichzeitige Radialverschiebung der Führung 6 und der Schleifscheibe 9 möglich. Eine sol­ che Verschiebung der Führung 6 bewirkt zwar, daß die Mit­ telachse der Führungsbohrung 7 dann nicht mehr genau mit der Mittelachse des Spannfutters 5 flucntet. Diese Verset­ zung ist jedoch im Höchstfall gleich dem halben Durchmes­ ser des Drahtstücks 3 und kann dadurch ausgeglichen werden, daß sich das Drahtstück 3 unter Abstützung am trichterför­ migen Einlaß 8 der Führungsbohrung 7 entsprechend durch­ biegt. Da der Innendurchmesser der Führungsbohrung 7 um etwa 0,005 bis 0,02 mm größer ist als der Durchmesser des Drahtstücks 3 ist eine solche Versetzung der Führungsboh­ rung relativ zum Spannfutter 5 sogar von Vorteil, da sie eine noch sicherere Führung des Drahtstücks 3 ermöglicht und dadurch zu einer noch genaueren Schleifbearbeitung füh­ ren kann. In einem solchen Verfahren wird die Führung 6 zu Beginn der Bearbeitung radial an die Schleifscheibe 9 heran geführt und mit fortschreitender Bearbeitung radial davon wegbewegt. Am Ende der Bearbeitung kann die Führung 6 dann in eine Stellung bewegt werden, in welcher die Mit­ telachse der Führungsbohrung 7 mit derjenigen des Spann­ futters 5 fluchtet, so daß sich das Drahtstück 3 ohne Anschlagen der angeschliffenen Kanten an der Wandung der Führungsbohrung 7 aus dieser herausziehen läßt. Es ist offensichtlich auch möglich, das fertig bearbeitete Werk­ zeug auch vorwärts aus der Führungsbohrung herauszuziehen.

Während in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nur eine einzige Schleifscheibe 9 vorhanden ist, kann auch mit zwei oder drei Schleifscheiben gearbeitet werden, um ein Werkzeug mit zwei bzw. drei Spiralrillen und ent­ sprechenden Schneidkanten zu fertigen.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Halterung bzw. ein Spannfutter für ein Drahtstück sowie eine Führung mit einer Führungsbohrung für die Aufnahme des Drahtstücks auf, so daß das Drahtstück 3 während der Bearbeitung in Umfangs­ richtung allseitig in der Führungsbohrung 7 abgestützt ist.

Claims (4)

1. Verfahren für die Fertigung eines zahnärztlichen Werkzeugs zum Ausbohren des Zahnwurzelkanals, wobei ein Drahtstäbchen unter Drehung geschliffen wird, um ihm eine spiralförmige scharfe Kante zu verleihen, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtstäbchen unter Drehung und Vorschub mit einer fest­ stehenden Geschwindigkeit in einer Führungsbohrung geführt wird, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des Drahtstäbchens, so daß die Außenseite des Drahtstäbchens allseitig an der Innenseite der Führungsbohrung abgestützt ist, und daß das Drahtstäbchen unmittelbar nach seinem Austritt aus der Führungsbohrung mittels einer dünnen Schleifscheibe, deren scharfe Kante nahe dem Austritt des Drahtstäbchens aus der Bohrung angeordnet ist, geschliffen wird, wobei der Abstand zwischen der axialen Mitte der Führungsbohrung und der Kante der Schleifscheibe in Ab­ hängigkeit vom Vorschub des Drahtstäbchens fortschreitend variiert wird.

2. Vorrichtung für die Fertigung eines zahnärztlichen Werkzeugs zum Ausbohren des Zahnwurzelkanals, mit einem Einspannfutter für den Drehantrieb und den Vorschub eines darin eingespannten Drahtstäbchens, und mit einer Schleif­ scheibe, gekennzeichnet durch eine vor dem Einspannfutter (5) für das Drahtstäbchen (3) angeordnete Führung (6) mit einer Führungsbohrung (7), deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des Drahtstäbchens (3), wobei die eine scharfe Kante (10) aufweisende Schleifscheibe (9) in einem Winkel zur axialen Mitte der Führungsbohrung möglichst nahe zur Vorderseite der Führung (6) angeordnet ist, und wobei der Abstand zwischen der axialen Mitte der Führungsbohrung und der scharfen Kante der Schleifscheibe variierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der axialen Mitte der Führungsbohrung und der scharfen Kante der Schleifscheibe durch Verbindung mit dem Vorschub des Einspannfutters variierbar ist.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung an der dem Spannfutter zugewandten Seite einen trichterförmig erweiterten Einlaß (8) aufweist.