口腔修复体的数控加工工艺研究

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1、万方数据口腔修复体的数控加工工艺研究口北京航空航天大学机械工程及自动化学院赵蓓芳王亚平口北京大学口腔医学院口腔医院王勇吕培军CAD／CAH技术是20世纪后别迅速发展起来的一门新兴的综合性计算机应用技术。该技术的迅速发展，对现代口腔医学起到了巨大的推动和促进作用。在口腔修复体数控加工中，加工工艺就好像是一张蓝图，确定一个流畅合理的加工全过程。口腔修复体传统的制造方法是：医生在患者的待治疗牙齿上进行牙体预备，为方便带入，该预备体形状为轴面成60以内的合向聚合角度，然后根据患者的工作印模cAD7cAM与数以及该印模灌制的石膏模型手工

2、制控加工技术的应用造修复体。利用CAD／cAH技术设计制领域相当广泛，不造修复体的过程是：取该预备体及仅可用于机械装备相邻牙齿的三维点云数据，在国人的制造，还可用于各标准牙冠数据库中取出该颗牙齿的穗适合的领域，如木标准牙冠数学模型，与相应的点云工领域、建筑领域、数据匹配，利用变形技术对数学模医学领域等L一该文所型进行微调修整，完成设计工作。述的就是其在医学领制造过程为：首先分析修复体的特巾U旭世仕州：曰兀／J’口l11多夏m口Y付域的一个具体应用，点，制定合理的加工工艺，然后数，‘、、，l

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4、、川，^对我们广大从业人员控编程，最后完成实际加工。整个开阔视野很有帮助，．制造过程是一气呵成的，加工之前利廷趟往元一、uⅡJ础日_，川U上乏月U感兴趣的读者不妨应该考虑到各个细节方面，例如材也该芍愿到台个；出1丁力叫，例州俐一}2“、料的硬度、刀具形状及大小、切削量、进给速度等，制定一个合理的工艺过程，确保加工顺利完成。口腔固定修复体根据形态和用途可以分为三类：冠体、嵌体和桥。冠体、嵌体和桥的形态如图1所示。这三类修复体大致的工艺i寸程是相同的．只是因为它们有各96CAD，CAM与制造业信息化·www、icad、comcn自

5、的特点，在个别步骤上有所区别。修复体的特点是：组织面呈凹形状，内腔较深不利于加工。外表面形状虽然复杂，但比较开阔，有利于加工。我们先加工组织面，然后再加工外表面。这主要是因为，如果先加工外表面，加工柄会同时切削出来，然后再翻转毛坯加工组织面的时候，毛坯承受力较大，容易使加工把断裂。图1冠体、嵌体和桥的形态一、冠体人一共有28颗牙。不同的人同一位置的牙形态大体是相同的。而且一个人的牙上下、左右大体是对称的，所以对于冠体来说只需要分析7颗牙的加工工艺。基于加工轨迹的算法，冠体的加工工艺过程可以归纳如下：(1)调整加工方向：按“就位

6、道”方向与Z轴重合原则调整模型(“就位道”方向是指从空间某一方向观察能清晰看到预备体肩台内缘线，该方向为就位道的方向)；(2)增加工艺连接把：计算整个模型的重心作为原点，以Y轴为导动(机床卡头方向为Y轴)，沿一Y方向插入至模型的中心(邻面)；(3)加工原点设置：将模型沿+Y方向移动BOX(该模型的最大包围盒)的一半+O．5余量作为加工原点；(4)去除毛坯多余部分(截面法)；(5)粗加工轴面：获取最大外轮廓线，生成外表面粗加工轨迹(带连接把，分四次加工完，采用曲线加工法)；(6)组织面粗加工：按给定的组织面点云生成粗加工轨迹(等

7、高线法)；(7)组织面精加工：按给定的组织面点云生成精加工轨迹(等高线法)；(8)清理下边界：(9)粗加工外表面：模型绕Y轴旋转180。，生成外表面粗加工轨迹(等高线法)；(10)精加工外表面：生成外表面精加工轨迹(等高线法)；(11)外表面补加工：生成外表面补加工轨迹(等高线法)：(12)组织面补加工：生成组织面补加工轨迹(等高线法)。1．调整加工方向原始修复体数学模型来源于空间位置，数控加工之前，应以修复体模型中提供的就位道方向与z轴重合为原则，使模型坐标系与机床坐标系吻合。就位道方向是针对组织面的，外表面不存在就位道方向

8、。当前就位道方向是通过医生的经验判断手工给出的，这个方向有调整余地，适当微调就位道方向，使其既能满足就位道方向的原则，又能使外表面最大轮廓线形态更合理，有利于后续加工，如图2所示。<≥<)副图2模型调整方向前后最大轮廓线2．添加加工把原始修复体数学模型(图2)是不存在加工把的，为了能对毛坯万方数据进行数控加工，必须对模型添加一个加工把，如图3所示。它起到连接的作用。加工把部分也是由毛坯加工出来的，而且应该加在邻面，因为最后加工把是要被磨掉的，如果加在舌面或者唇面，最后处理不好，就会给患者带来不适的感觉。它的添加是以模型中心为原

9、点，朝Y轴负方向插入形成的。剧33．加工原点设置能刚好完全包含加工模型，并且各边分别与坐标轴平行的～个长方体区域，称为该模型的最大包围盒BOX。加了BOX的模型如图4所示。图4在数据结构中，每个元素都有包围盒这个属性，而包围盒都由两个角点的坐标来描述。因此，单个元素的包围盒可