СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБНОГО БОРА Российский патент 1998 года по МПК A61C3/02 

Изобретение относится к медицинской промышленности, в частности к производству медицинского инструмента, применяемого в стоматологии.

Применение во врачебной практике широкой номенклатуры зубных боров способствовало совершенствованию технологии изготовления инструментов многоразового применения. Наиболее трудоемкой и ответственной операцией при производстве зубных боров является операция формообразования режущих зубцов. Выполняют ее, как правило, фрезерованием профильным инструментом, если твердость исходного материала невысокая (например, ХВ5 ГОСТ 5950-73, 20Х13, 40Х13 ГОСТ 5632-72 и т.п.), при шлифовании (ВК6, ВК12 ГОСТ 3882-74 и т.п.).

Совершенствование способов изготовления зубных боров, как инструментов многоразового применения, сводилось к увеличению стойкости рабочей головки. Для этого использовали более прочные дорогостоящие материалы, вводили в технологический процесс трудоемкие операции упрочнения материала закалку, цементацию и т.п. применяли дополнительную механическую обработку и т.д. Все эти мероприятия сказывались на технологичности и себестоимости изделия.

В связи с введением государственной программы "АНТИСПИД" медицинские учреждения вынуждены повысить контроль за стерилизацией, что увеличило затраты на обслуживание. Однако эти мероприятия, как показывает статистика, не гарантируют от инфицирования. Создавшаяся ситуация отражается и на отношении больных к инструментам многоразового применения возрастает недоверие, повышается эффект мнительности, растет статистика нервных заболеваний, и т.п. Эти обстоятельства касаются и зубного бора, поэтому при использовании его как инструмента одноразового применения совершенствование способа изготовления в направлении повышения стойкости рабочей головки не целесообразно. Оптимальным вариантом стойкости должна быть такая величина, которая обеспечивала бы обработку одного пациента.

Меры, направленные на разработку способа изготовления зубного бора, в котором применялись недефицитные и недорогие материалы, использовались высокопроизводительные технологии и недорогостоящее оборудование, обеспечивалась достаточная стойкость, стерилизации и индивидуальная упаковка, могут дать в совокупности значительный не только экономический, но и социальный эффект.

Известен способ изготовления зубного бора по а. с. СССР N 241618, A 61 C 3/02, включающий операции формообразования полуфабриката, профилирования боковых и торцовых режущих зубцов, упрочнения режущих зубцов, упрочнения материала, нанесения защитного покрытия и упаковки готовых боров.

Недостатком такого способа является низкая производительность при изготовлении. Профилирование боковых и торцовых режущих зубцов осуществляют по традиционной технологии: подвод формирующего инструмента в исходную позицию, настройка на заданный размер, рабочий ход на длину режущего зубца, возврат до торцовой поверхности, опускание до оси бора для нарезки торцового зубца, подъем и перемещение в исходную позицию. После поворота полуфабриката на угол, соответствующий количеству режущих зубцов, указанные движения формирующего инструмента повторяют. Упрочнение материала также сопровождается большими затратами на вспомогательное время: нагрев печи, выдержка, остывание и т. п. Регламентировать стойкость таких боров очень сложно, а малое количество режущих зубцов приводят к ее снижению, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к инструментам многоразового применения.

Наиболее близким к техническом отношении и достигаемому эффекту является способ изготовления бора по патенту США N 3971135, A 61 C 3/02, опубл. 27.07.76, принятый авторами за прототип.

Способ изготовления зубного бора включает операции упрочнения материала рабочей головки, формообразования полуфабриката, формирования канавок и профилирования боковых и торцовых режущих зубцов по шагу формирующим инструментом, нанесения покрытия и упаковку готовых боров.

Такой способ устраняет некоторые недостатки способа изготовления зубного бора по аналогу, но трудоемкость не снижается из-за введения дополнительной механической обработки, направленной на усиление прочности зубцов. Вместе с тем, как и у аналога, он не решает проблему возможной передачи инфекции, поэтому результатом такого способа может быть зубной бор многоразового применения.

Общими признаками с предлагаемым способом изготовления зубных боров является наличие операции упрочнения материала рабочей головки, формообразования полуфабриката, формирования канавок и профилирования боковых и торцовых зубцов по шагу формирующим инструментом, нанесения покрытия, упаковки готовых боров.

В отличие от прототипа предлагаемый способ осуществляется таким образом, что при формообразовании полуфабриката, диаметр его головки выполняют меньше диаметра рабочей головки готового бора на 0,8-1,2 высоты бокового зубца, а формирование канавок, профилирование зубцов и упрочнение материала осуществляют одновременно при перемещении формирующего инструмента со скоростью 6 30 м/мин по траектории, описываемой уравнениями:

где β угол поворота;
A линия косинуса (половина линейного шага между зубцами);
B линия синуса;
L_И + R_Б;
R_И радиус делительной (основной) окружности инструмента;
R_Б радиус делительной (основной_ окружности зубного бора;
коэффициент,
причем упрочнение материала рабочей головки, производят пластическим деформированием поверхностного слоя толщиной не менее 0,05 мм и продолжают до получения величины средней наработки до отказа равной 3 мин, а профилирование торцового крестообразного зубца осуществляют осенаправленным формирующим инструментом, при этом каждый зубной бор упаковывают в индивидуальную тару.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническими результатами.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления зубного бора, обеспечивающего более высокую производительность, достаточную стойкость, низкую себестоимость и одноразовость применения.

Выполнение диаметра головки и полуфабриката меньше диаметра рабочей головки готового бора на 0,8 1,2 высоты бокового зубца позволяет снизить себестоимость за счет экономики материала, необходимого в качестве припуска под мехобработку, а также затрат, связанных с этой обработкой. Формирование зубцов осуществляют накатниками при пластической деформации материала, что повышает производительность.

Выполнение диаметра за пределами указанных величин не обеспечивает достаточную стойкость из-за недостатка материала (менее 0,8) или низкую производительность из-за необходимости введения дополнительной обработки (более 1,2).

Формирование канавок одновременно с профилированием зубцов и упрочнением материала позволяет обеспечить высокую производительность, низкую себестоимость и достаточную стойкость.

Перемещение формирующего инструмента со скоростью 6 30 м/мин обусловлено условиями процесса, когда достигается достаточная стойкость и производительность.

Перемещение формирующего инструмента по траектории описываемой системой уравнений, обеспечивает одновременное формирование канавок, профилирование зубцов и упрочнение материала, что повышает производительность и снижает себестоимость.

Упрочнение материала рабочей головки пластическим деформированием поверхностного слоя толщиной не менее 0,05 мм обусловлено необходимостью достижения достаточной стойкости зубного бора, что снижает себестоимость и повышает производительность за счет исключения специальных упрочняющих операций (закалки, цементации и т.п.) и применения недефицитных материалов.

Продолжение упрочнения обусловлено получением величины средней наработки до отказа равной 3 мин, необходимой на обслуживание одного пациента, что подтверждается опытом работы отечественных и зарубежных специалистов-стоматологов, тем самым достигается задача изобретения - одноразовость применения.

Профилирование торцового крестообразного зубца осенаправленным формирующим инструментом обусловлено условиями процесса, обеспечивающими повышение производительности за счет совмещения операции, достаточной стойкости и низкой себестоимости.

Стерильная упаковка каждого бора в индивидуальную тару обусловлена одноразовостью применения.

Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления зубного бора, включающий операции упрочнения материала рабочей головки, формообразования полуфабриката, формирования канавок и профилирования боковых и торцовых зубцов по шагу формирующим инструментом, нанесения покрытия, упаковки готовых боров, в отличие от прототипа согласно изобретению при формообразовании полуфабриката диаметр головки выполняют меньше диаметра рабочей головки готового бора на 0,8 1,2 высоты бокового зубца, а формирование канавок, профилирование зубцов и упрочнение материала осуществляют одновременно при перемещении формирующего инструмента со скоростью 6 30 м/мин по траектории, описываемой уравнениями:

где β угол поворота;
A линия косинуса (половина линейного шага между зубцами);
B линия синуса;
L R_И + R_Б;
R_И радиус делительной (основной) окружности инструмента;
R_Б радиус делительной (основной) окружности зубного бора; - коэффициент,
причем упрочнение материала рабочей головки производят пластическим деформированием поверхностного слоя толщиной не менее 0,05 мм и продолжают до получения величины средней наработки до отказа, равной 3 мин, а профилирование торцового крестообразного зубца осуществляют осенаправленным формирующим инструментом, при этом каждый зубной бор упаковывают стерильно в индивидуальную тару.

Способ изготовления зубного бора состоит из следующих операций:
формообразование полуфабриката;
профилирование зубцов и упрочнение материала;
нанесение покрытия;
предварительная стерилизация;
упаковка;
стерилизация.

Учитывая специфические свойства заявляемого способа, связанные с получением профилей зубцов и упрочнением материала пластическим деформированием, в качестве материалов для изготовления боров используют конструкционные стали, имеющие соответствующие показатели пластичности (относительное удлинение и сужение, коэффициент анизотропии) и прочностные характеристики (предел текучести, предел прочности и др.).

Операцию формообразования полуфабрикатов осуществляют на токарных автоматах продольного точения. Для этого используют отечественное (мод. IB06A, IMI0ДА) или зарубежное ("TORNOS", "SAFAG") оборудование. Диаметр головки при формообразовании полуфабриката вытачивают меньше диаметра рабочей головки готового бора на 0,8 1,2 высоты бокового зубца. Установочные размеры выполняют в соответствии с нормативно-технической документацией.

Профилирование зубцов и упрочнение материала осуществляют пластическим деформированием материала головки полуфабриката, при этом траекторию относительно движения формирующего инструмента описывают ранее приведенной системой уравнений. Формирующий инструмента ролик имеет на образующей поверхности впадины, форма и размеры которых в радиальном сечении соответствуют форме и размерам боковых зубцов бора в этом же сечении. При перекатывании без скольжения формирующего инструмента по поверхности головки полуфабриката со скоростью 6 30 м/мин происходит формирование канавок, а затем профилирование боковых и торцовых зубцов. Во время процесса происходит уплотнение материала глубиной не менее 0,05 мм, которое вызывает его упрочнение. В зависимости от количества проходов формирующего инструмента будет изменяться величина упрочнения, которая способствует достижению величины средней наработки до отказа 3 мин. Профилирование торцового крестообразного зубца совмещают с процессом профилирования боковых, при этом формирующий инструмент пуансон располагают соосно с зубным бором и воздействуют ударным способом.

В качестве защитного покрытия для зубных боров применяют хромирование. Нанесение хрома осуществляют гальваническим способом по традиционной технологии. Толщина покрытия 3 5 мкм.

Предварительную стерилизацию осуществляют в два этапа; предстерилизационная обработка в биологически активном моющем средстве типа "Биолот" (15 мин) и ополаскивание в проточной воде (3 мин), затем в дистиллированной с последующей сушкой при температуре (80±5)^oC; стерилизация в воздушном стерилизаторе при температуре 180^oC в течение 60 мин. Упаковочную полиэтиленовую лент протирают спиртом этиловым ГОСТ 5962-67 до полного удаления следов грязи и пыли.

Упаковка состоит из следующих переходов: сварка пакетов; укладка зубных боров; запайка пакетов. Линия имеет непрерывный цикл, чтобы не произошло загрязнений поверхности.

Стерилизацию осуществляют радиационным методом в упакованном состоянии и транспортировочной таре.

При использовании заявляемого способа производительность выполнения операции профилирования зубцов увеличилась более чем в 10 раз по сравнению со способом изготовления по прототипу. Например, трудоемкость формирования канавок и профилирования зубцов на рабочей головке бора при использовании лабораторной установки с ручным приводом по заявляемому способу составляет не более 3 с. На обработку этих же поверхностей ( по способу прототипа) при использовании зарубежного (отечественного не разработано) промышленного оборудования с электроприводом требуется не менее 75 с. Процесс упрочнения совмещен с профилированием зубцов и канавок, в результате чего можно использовать недифицитные и недорогостоящие материалы, отпадает необходимость в применение специальных упрочняющих технологий (закалки, цементации и т.п.). Величина упрочнения (стойкость) может быть регламентирована технологическими режимами заявляемого способа. Приведенные данные позволяют существенно снизить себестоимость изготовления зубного бора, а возможность регламентированного упрочнения достигнуть заданного показателя средней наработки до отказа 3 мин, что характеризует зубной бор, как инструмент одноразового применения. Введение технологических операций по стерилизации и упаковке зубного бора в индивидуальную тару решает задачу о производстве инструмента одноразового применения.

По предлагаемому изобретению была разработана и изготовлена лабораторная установка (черт. РЗП.1.00.000) для формирования канавок и профилирования зубцов у 8 типоразмеров зубных боров (черт. БУ1.10.011 и т.д.). Изготовлена опытная партия боров около 10 тыс. шт. проведены заводские и государственные испытания.

Как показали результаты испытаний (заключение Московского медицинского стоматологического института, вход. N 37/4670 от 04.07.95; Центральной стоматологической поликлиники Министерства обороны РФ от 10.07.95 и АО "Тульская областная стоматологическая поликлиника", вход. N 48/336 от 05.07.95 ) заявляемый зубной бор удовлетворяет основным требованиям отечественной нормативно-технической документации (ГОСТ 19126-70 "Инструменты медицинские металлические", ГОСТ Р 50352-92 "Инструмент стоматологический вращающийся" и т.д. ), а также международным стандартам (ИСО 3823 "Инструменты стоматологические вращающиеся", ИСО 8325 "Инструменты стоматологические вращающиеся. Методы испытаний").

Зубной бор прошел экспертизу Минздрава РФ (Выписка из протокола N 6 от 27.07.95) и рекомендован для серийного производства и в стоматологическую практику.

В настоящее время ведется подготовка к промышленному производству боров и применению в медицинской практике.

Использование: в медицинской промышленности , в частности в производстве медицинского инструмента, применяемого в стоматологии. Технический результат: способ обеспечивает более высокую производительность, достаточную стойкость, низкую себестоимость и одноразовость применения. Сущность изобретения: способ состоит из операции упрочнения материала рабочей головки, формообразования полуфабриката, формирования канавок и профилирования боковых и торцевых зубцов по шагу формирующим инструментом, нанесения защитного покрытия и упаковки готовых боров, при этом диаметр головки выполняют меньше диаметра рабочей головки готового бора на 0,8-1,2 высоты бокового зубца, а формирование канавок, профилирование зубцов и упрочнение материала осуществляют одновременно при перемещении формирующего инструмента со скоростью 6-30 м/мин по траектории, описываемой системой уравнений. Упрочнение материала рабочей головки производят пластическим деформированием поверхностного слоя толщиной не менее 0,05 мм и продолжают до получения величины средней наработки до отказа равной 3 мин, а профилирование торцового крестообразного зубца осуществляют осенаправленным инструментом, при этом каждый бор упаковывают стерильно в индивидуальную тару. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления зубного бора, включающий операции упрочнения материала рабочей головки, формообразования полуфабриката, формирования канавок и профилирования боковых и торцовых зубцов по шагу формирующим инструментом, нанесения защитного покрытия и упаковки готовых боров, отличающийся тем, что при формообразовании полуфабриката диаметр головки выполняют меньше диаметра рабочей головки готового бора на 0,8 1,2 высоты бокового зубца, а формирование канавок, профилирование зубцов и упрочнение материала осуществляют одновременно при перемещении формирующего инструмента со скоростью 6 30 м/мин по траектории, описываемой уравнениями
X = AcosHβ + BsinHβ - Lsinβ,
Y = AsinHβ - BcosHβ + Lcosβ,
где β - угол поворота;
A линия косинуса (половина линейного шага между зубцами);
B линия синуса;
L R_и + R_Б;
R_и радиус делительной (основной) окружности инструмента;
R_Б радиус делительной (основной) окружности зубного бора;
коэффициент,
причем упрочнение материала рабочей головки производят пластическим деформированием поверхностного слоя толщиной не менее 0,05 мм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрочнение продолжают до получения величины средней наработки до отказа, равной 3 мин. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что профилирование торцового крестообразного зубца осуществляют осенаправленным инструментом. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый бор упаковывают стерильно в индивидуальную тару.