口腔牙冠修复体的旋转超声加工技术研究(2)
1.2 牙科陶瓷材料加工技术的现状
1.2.1 高速切削加工牙科陶瓷材料的现状 国内外对高速切削陶瓷材料制造义齿已经研究得十分广泛和深入，且主要集中于牙科长石瓷、 完全烧结的氧化锆陶瓷和玻璃陶瓷等的加工性能、加工机理和加工参数研究，如： Ralph G. Luthardt 等研究了在磨削过程中，不同进给速度和磨削深度条件下，磨削完全烧结氧化锆陶瓷块对牙冠修复体表面质量和微观裂纹度的影响[4]；Chang-Ju Ho等研究比较了磨削Y-TZP材料前后工件表面残余应力和裂纹尺寸的变化[5]； Coelho P.G.等为分析口腔在运动时上下牙齿干涉导致的步进应力与牙冠修复体使用寿命的关系，开展了全瓷牙冠的疲劳实验[6]；闫霞等开展了大量陶瓷材料牙齿修复体磨削的加工实验，分析了磨削参数与加工陶瓷材料牙齿修复体时表面粗糙度之间的关系[7]。Qin 等研究了一种新型玻璃陶瓷材料的工艺参数和加工性能，为其在口腔修复领域的应用发展提供了参考依据[8]；南京理工大学的肖行志等人通过实验分析了铣削参数与玻璃陶瓷义齿表面粗糙度之间的关系，建立了玻璃陶瓷义齿表面粗糙度的指数预测模型，并验证了模型的准确性[9]；天津大学的于爱兵等人研究了钻削氟金云母玻璃陶瓷时，钻削参数与材料去除率之间的关系[10]。
1.2.2 旋转超声技术加工牙科陶瓷材料的现状 近年来，旋转超声加工技术因其突出的优势引起了人们的注意，成为加工脆硬材料的新兴加工方式。研究表明，在脆硬材料的切削加工中引入超声辅助后，工件表面在与刀具接触前，会先受到以超声频率振动的刀具带来的持续冲击，受到冲击的脆硬工件表面产生微裂纹，使刀具在进一步的加工中更方便去除材料。 国内外对旋转超声加工工艺和加工脆硬材料的实用性都进行了大量探讨。Mohammad 等以主轴转速和超声振幅为变量，开展了不锈钢材料的旋转超声加工实验，研究其与工件所受切削力的关系[11]。 Gong等比较了在普通金刚石磨削和旋转超声加工工艺中刀具的不同磨损[12]。Nath 等开展了碳化硅陶瓷材料的旋转超声加工实验，研究了加工过程中材料的去除机理[13]。Pei 教授讨论了一种对氧化锆陶瓷材料应用旋转超声工艺时预测材料去除率的方法，并分析了切削参数对材料去除率的影响[14,15]。Li 等构造了旋转超声工艺加工陶瓷材料的三文有限元模型，研究了在旋转超声加工过程中预紧力、支撑长度和切削深度等要素与陶瓷材料边缘碎裂的关系[16]。社本英二等进行了脆性材料的旋转超声加工实验，从理论角度探讨了加工过程中超声波振动对临界切削深度的影响。河南理工大学的马俊金等利用旋转超声技术加工复合材料，分析了在铣削平台和开槽时刀具直径和悬持长度与旋转超声系统振幅、谐振频率和反谐振频率的关系。张向慧等设计了旋转超声加工装置的振动系统，并利用有限元方法仿真分析，检验了其合理性。华侨大学的徐西鹏、清华大学的冯平法等通过脆硬性材料的旋转超声加工试验，对加工过程中的脆塑性转变机理及磨削力等进行了研究[17,18]。大连理工大学王强国等对 KDP 晶体开展了旋转超声加工实验，并对试件进行了亚表面损伤分析。薛进学等开展了纳米复相陶瓷的超声振动磨削，探讨工件表面残余应力的变化。河南理工大学的任国圆等人对纳米氧化锆陶瓷分别开展了普通金刚石磨削和旋转超声技术加工实验，对比分析了工件表面残余应力变化。
1.3 总结 综上所述，目前对于氧化锆等硬质陶瓷的旋转超声加工技术应用已经开展了大量研究，正逐渐成为现在牙科氧化锆陶瓷加工技术的主流。然而，对于机械、化学性能稳定、生物相容性良好、材料制备简单且成本更低的玻璃陶瓷，目前却鲜有旋转超声加工技术应用方面的研究报道。本论文针对这一现状，着眼于玻璃陶瓷材料的旋转超声加工技术应用，开展玻璃陶瓷的切削力测量，建立切削力指数预测模型，优化切削参数，在现有三轴机床上利用旋转超声技术加工玻璃陶瓷牙冠。