董長(zhǎng)安　閆占輝　王麗娟　周立林　任軍　孫一飛

【摘 要】針對(duì)我國(guó)義齒修復(fù)手工制作，精度不穩(wěn)定、加工效率低、操作環(huán)境差等問(wèn)題;利用磁流變液的磁性特性固定義齒坯料，利用并聯(lián)彎曲四連桿翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞水平面的大角度轉(zhuǎn)動(dòng)，利用磁致伸縮材料制作的并聯(lián)彎曲四桿超聲波振動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)義齒坯料的高速超聲波加工。

【關(guān)鍵詞】義齒;超聲波;加工;系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)： R783.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）27-0210-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.094

1 問(wèn)題的提出

義齒加工設(shè)備是數(shù)字化義齒修復(fù)系統(tǒng)中的重要組成部分，義齒修復(fù)體的精度與質(zhì)量均與加工設(shè)備有關(guān)。高質(zhì)量的加工設(shè)備可以提升牙醫(yī)的診療效率，縮短患者的疼痛期。用于義齒加工的數(shù)控機(jī)床由于應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，除具有普通機(jī)床的基本功能外，還應(yīng)該滿足義齒加工的功能需求。根據(jù)口腔修復(fù)及當(dāng)前市場(chǎng)的需求，用于義齒加工的設(shè)備應(yīng)具有加工效率高、精度高、操作方便、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。

伴隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)義齒的功能性及美觀性提出了更高的要求及更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，義齒修復(fù)技術(shù)在義齒修復(fù)體的材料、加工工藝、制作流程等方面都發(fā)生了革命性的改革，在義齒的加工制造方面，傳統(tǒng)的純手工制作方式正逐漸被數(shù)字一體化加工方式所取代。

歐美國(guó)家的口腔修復(fù)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高的水平，并且研制出了一系列高智能、高效率、多環(huán)境、多功能的數(shù)字化義齒修復(fù)系統(tǒng)及設(shè)備。我國(guó)在數(shù)字化口腔修復(fù)領(lǐng)域的研究起步較晚，且到目前為止仍處于起步階段，缺少自己的核心技術(shù)和產(chǎn)品，醫(yī)院及牙科診所所用的相關(guān)設(shè)備絕大部分來(lái)自國(guó)外。國(guó)外產(chǎn)品性能優(yōu)越、質(zhì)量可靠、價(jià)格和維修成本高，嚴(yán)重阻礙了它們?cè)趪?guó)內(nèi)市場(chǎng)的推廣，增大了患者的經(jīng)濟(jì)壓力，無(wú)法滿足我國(guó)口腔修復(fù)的需求。

目前，我國(guó)義齒修復(fù)處于兩種狀態(tài)：一是手工制作，精度不穩(wěn)定、加工效率低、操作環(huán)境差;二是引進(jìn)國(guó)外義齒 CAD/ACM 修復(fù)系統(tǒng)，診療費(fèi)用昂貴?？傮w而言，口腔修復(fù)水平無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)口腔患者的需求，嚴(yán)重制約口腔醫(yī)療業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。而作為修復(fù)系統(tǒng)重要組成部分的義齒加工系統(tǒng)，對(duì) CAD/CAM 修復(fù)系統(tǒng)的完善和普及則起著決定性作用。

本文利用磁流變液的磁性特性固定義齒坯料，利用并聯(lián)彎曲四連桿翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞水平面的大角度轉(zhuǎn)動(dòng)，利用磁致伸縮材料制作的并聯(lián)彎曲四桿超聲波振動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)義齒坯料的高速超聲波加工。

2 超聲波并聯(lián)義齒加工系統(tǒng)

超聲波并聯(lián)義齒加工系統(tǒng)包括：可實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向可同時(shí)軸向運(yùn)動(dòng)的數(shù)控鉆銑床1、并聯(lián)彎曲四連桿超聲振動(dòng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2和義齒坯料固定裝置3。并聯(lián)彎曲四連桿超聲振動(dòng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2置于數(shù)控鉆床1的工作臺(tái)18的上面，義齒坯料固定裝置3固定在并聯(lián)彎曲四連桿翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2的上面。如圖1、圖2所示。

X、Y、Z三個(gè)方向（按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定義）可同時(shí)軸向運(yùn)動(dòng)的數(shù)控鉆銑床1，它包括床身11，底座12，Z向?qū)к壖捌溥\(yùn)動(dòng)附件13、主軸箱14、刀具15，X向?qū)к壖捌溥\(yùn)動(dòng)附件16，Y向?qū)к壖捌溥\(yùn)動(dòng)附件17，鉆銑床工作臺(tái)18;并聯(lián)彎曲四連桿超聲振動(dòng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2置于鉆床工作臺(tái)18和轉(zhuǎn)臺(tái)27之間，它包括回轉(zhuǎn)電機(jī)21、支座22、減速器23、彎曲連桿24、超聲振動(dòng)機(jī)構(gòu)25、球鉸鏈26和轉(zhuǎn)臺(tái)27;回轉(zhuǎn)電機(jī)21、支座22、減速器23、彎曲連桿24、超聲振動(dòng)機(jī)構(gòu)25和球鉸鏈26各有4個(gè)，呈正方形分布。

彎曲連桿24呈折彎狀，折彎角為鈍角，兩端分別與減速器23的輸出軸和磁致伸縮機(jī)構(gòu)25一端固定連接;超聲振動(dòng)機(jī)構(gòu)25包括等徑桿251、磁致伸縮機(jī)構(gòu)252、變幅桿253、螺釘254;轉(zhuǎn)臺(tái)27水平截面為正方形，上表面固定義齒坯料固定裝置3，下表面與4個(gè)呈正方形分布的球鉸鏈26的底座固定連接。

義齒坯料固定裝置3， 它固定在并聯(lián)彎曲四連桿翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2的上面，它包括：24V直流電源31、槽型夾具體32、磁力線圈33、磁流變液35;24V直流電源31的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與磁力線圈33兩端相連;槽型夾具體32為非金屬材料、底面平整，基托底面平整全口（單個(gè)）義齒42及其高度調(diào)整塊36、基托底面不規(guī)則全口（單個(gè)）義齒41及其高度可調(diào)頂尖34均位于夾具體內(nèi);磁力線圈33為螺旋狀，其長(zhǎng)度以線圈通電后磁流變液達(dá)到類(lèi)固體為準(zhǔn);磁流變液35是具有可控特性的智能流體，通電后毫秒級(jí)就可以變?yōu)轭?lèi)固態(tài)，斷電后毫秒級(jí)就可以恢復(fù)為液態(tài)，利用這一特性固定基托底面不規(guī)則全口（單個(gè)）義齒41和基托底面平整全口（單個(gè)）義齒42，磁流變液35在槽型夾具體32的容量達(dá)到基托高度和基托底面不規(guī)則全口（單個(gè)）義齒41高度的1/3左右。如圖3、圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

一種義齒超聲波并聯(lián)加工系統(tǒng)，它包括實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向可同時(shí)軸向運(yùn)動(dòng)的數(shù)控鉆銑床1、并聯(lián)彎曲四連桿超聲振動(dòng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2和義齒坯料固定裝置3。并聯(lián)彎曲四連桿超聲振動(dòng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2置于數(shù)控鉆銑床1的工作臺(tái)18的上面，義齒坯料固定裝置3固定在并聯(lián)彎曲四連桿翻轉(zhuǎn)平臺(tái)2的上面。它通過(guò)利用磁流變液的磁性特性固定義齒坯料，利用并聯(lián)彎曲四連桿翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞水平面的大角度轉(zhuǎn)動(dòng)，利用磁致伸縮材料制作的并聯(lián)彎曲四桿超聲波振動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)義齒坯料的高速超聲加工。具有裝夾方便、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)角大、超聲加工精度高等特點(diǎn)。

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