[發(fā)明專利]鉆頭及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180017348.6
• 申請日: 2011-02-11
• 公開（公告）號: CN102905826A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·S·孫;A·奧萊加里奧;K·L·斯圖爾特;S·W·葉
• 申請（專利權(quán)）人: 西布羅加拿大有限合伙公司
• 主分類號: B23C5/10
• 分類號: B23C5/10;A61C3/02;B23P15/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王瓊先;王永建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及刀頭，更具體地涉及用于去除材料的鉆頭(bur)。

背景技術(shù)

可以各種方法來實現(xiàn)材料的去除。一種常用的方法涉及將旋轉(zhuǎn)刀頭與待去除的材料相接觸。例如，在牙科手術(shù)過程中，牙醫(yī)可操作其內(nèi)安裝有刀頭的鉆保持器或機頭。在該應(yīng)用中，該刀頭稱為牙科鉆頭或僅稱為鉆頭，且具有設(shè)計成以可控和理想的無痛方式去除牙齒材料的表面。機頭基本上是一個專門設(shè)計的鉆（drill）或回轉(zhuǎn)機。機頭可以各種方式供電或驅(qū)動，例如憑借穿過空氣渦輪機的壓縮空氣或通過經(jīng)由電動馬達的電力而供電或驅(qū)動，這樣被卡在或以其他方式保持于機頭中的鉆頭能以超過40萬轉(zhuǎn)每分鐘的速率旋轉(zhuǎn)。

雖然鉆頭可為單件構(gòu)造，但是鉆頭往往是多個部件的組裝件，以致力于降低制造成本和滿足性能標準。例如，鉆頭可以是兩件式的構(gòu)造，其通常包括連接到柄部或桿部的頭部。頭部設(shè)計成用于去除目標材料，且為此目的而具有研磨表面或切削刃，如齒或刀片。在操作過程中，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)并且頭部的切削刃接觸到較軟材料時，所述刃切割或去除材料。再次參考牙科鉆頭的例子，在牙髓治療期間牙科醫(yī)生會使用鉆頭通過將旋轉(zhuǎn)的頭部與牙齒相接觸來去除牙齒的一部分，諸如牙齒的琺瑯質(zhì)。

為了高速有效地去除材料，刀片必須保持鋒利并且深入材料的表面。在這方面，鉆頭的頭部通常由比待去除材料更硬的物質(zhì)制成。盡管在某些應(yīng)用中，可以采用金剛石浸漬或電鍍金剛石的切削刃，但首選材料為金屬碳化物，如碳化鎢。

柄部用于將旋轉(zhuǎn)從機頭傳遞到頭部，還用于使頭部與機頭間隔開一定的距離。當(dāng)鉆頭由兩個獨立的部件構(gòu)成時，柄部可由低成本的、可加工的高強度材料，例如鋼制成。

在將切削刃接合并機械加工于其中之前，碳化物件通常被稱為端頭（pill）。參考圖1A和1B，用于將端頭10接合到柄部12以便制備鉆頭14的技術(shù)包括在兩個部分之間形成對接接頭16。如圖1A和1B所示，對接接頭16將兩個平坦表面放置到一起，一個平坦表面位于端頭10上而另一個平坦表面位于柄部12上，進而焊接或釬焊兩個平坦表面之間的接合面來形成對接接頭16。另一種接合端頭和柄部的接頭構(gòu)造（未示出）包括在端頭中形成凹進部，將柄部的一部分插入到凹進部內(nèi)并且將兩者釬焊或焊接到一起。

然而，這些構(gòu)造每個都具有其局限性。對于其中一種構(gòu)造，雖然對接接頭是一種簡單且容易形成的接頭，但是具有對接接頭的鉆頭往往會在材料去除過程中受到的載荷下斷裂。也就是說，接頭在該構(gòu)造中通常是薄弱點，且有時限制鉆頭的使用壽命和有效性。具體地，參考圖1B，在使用過程中施加到鉆頭14的頭部或端頭10上的橫向載荷（箭頭18）或力矩使得鉆頭14的表面處于張力（由δ₁表示）下，因此，接頭16也至少部分地處于張力下。從而，由所施加的載荷L導(dǎo)致的應(yīng)力趨于將接頭16拉開。這些裂紋張開應(yīng)力（由δ₂表示）具有與拉伸應(yīng)力δ₁完全相等的量值。

另一種接頭構(gòu)造包括在端頭中形成凹進部，柄部在所述凹進部內(nèi)傾斜并被接合。然而，這種接頭構(gòu)造加工昂貴，且通常需要特別改造的接合技術(shù)，該接合技術(shù)對于生產(chǎn)環(huán)境而言通常是不切實際的。例如，在端頭由碳化鎢制成時，端頭中凹進部的加工通常需要金剛石浸漬或其它昂貴的鉆頭，其原因在于金屬碳化物以其極高的硬度而被公知。因此，在由極堅硬的材料制成的端頭中加工凹進部將顯著地增加制造工藝的成本。此外，這種技術(shù)可能無法提供能抵抗鉆頭使用過程中所受到的正常應(yīng)力的接頭。

因此，需要能解決上述問題的鉆頭。具體的，需要一種既結(jié)實又可以成本有效的方式制造的鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容

為此目的，在本發(fā)明的一個實施例中，適用于具有可旋轉(zhuǎn)夾頭的機器的鉆頭，其包括具有縱向軸線的細長構(gòu)件，其包括由不同材料制成的頭部和柄部。頭部和柄部在接頭處接合到一起。頭部材料相比柄部材料具有更低的熱膨脹系數(shù)。柄部包括握持部和凹進部，所述握持部適于與機器的可旋轉(zhuǎn)夾頭配合，所述凹進部形成于柄部的縱向軸線方向上的一端并且在縱向軸線方向上延伸到柄部內(nèi)。頭部沿縱向軸線延伸，且具有適于去除材料的工作表面和與凹進部配合的突出部。接頭在突出部和凹進部之間的接合面處形成，由此頭部的包括突出部的部分受到壓應(yīng)力。在一個實施例中，柄部的材料為不銹鋼而頭部的材料包括金屬碳化物。在一個實施例中，突出部具有圓錐狀的形狀且凹進部具有與突出部的圓錐狀形狀互補的杯狀形狀。在另一實施例中，突出部的圓錐狀形狀具有凹入或凸出表面，而凹進部的杯狀形狀相應(yīng)地具有凸出或凹入表面。在一個實施例中，鉆頭是牙科鉆頭。