Brevet FR2348014A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne un dispositif d'usinage de matériaux durs à outil rotatif applicable plus particulièrement, mais non exclusivement, à ltentralnement des fraises utilisées en dentisterie. Les chirurgiens dentistes ont généralement à résoudre le problème de l'enlèvement d'une matière à texture dure et homogène et d'une matière à texture plus molle d'une dent, afin de réaliser la taille des cavités ou des moignons pour la pose ultérieure de prothèses fixes. A cet effet, ils disposent de différents types de fraises entraidées en rotation notamment par des micro-tours et des turbines tournant de plus en plus vite jusqu' quatre cent mille tours par minute. LlentraEement d'une fraise à une vitesse aussi élevée exige un refroidissement important par un jet d'eau. Les fraises ainsi utilisées ont une efficacité très limitée dans le temps car il se produit un encras sage de leurs dentures ou grains da aux copeaux ou particules de matière enlevés, encrassage qui diminue progressivement ltépaisseur du copeau pouvant être obtenu par l'arête de la denture ou du grain. L'une des difficultés majeures que lton rencontre dans la taille des cavités dans les dents est de réaliser un travail très précis dans le minimum de temps. Pour atteindre ce résultat les praticiens demandent au micro-tour ou à la turbine qu'ils utilisent un couple important afin de pouvoir exercer une pression de la fraise sur ltémail. Or ceci présente l'inconvénient majeur de provoquer un échauffement très important de la pulpe dentinaire et risque d'entraîner à terme une nécrose La présente invention vise essentiellement à remédier à cet inconvénient gracie à la prévision d'un dispositif de conception particulièrement simple. A cet effet, ce dispositif d'usinage de matériaux durs à outil rotatif, applicable notamment à l'entrainement d'une fraise utilisée en dentisterie, comprenant des moyens d'entraînement de cet outil en rotation autour de son axe, est caractérisé en ce qu'il comporte un élément piezoélectrique connecté à une source de tension alternative et en contact mécanique avec une partie de arbre rotatif pour appliquer à ce dernier et à l'outil une vibration longitudinale de fréquence élevée. Le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir une micropercussion, sans frottement, ce qui se traduit par un échauffement insignifiant. Par ailleurs l'outil, en l'occurrence la fraise, ne produit pas de copeaux roulés et il n'y a donc pas de risque d'encrassement de la denture ou des grains. La poussière obtenue ne peut venir se loger au fond de la denture du fait de la mise en mouvement vibratoire permanent dans le sens longitudinal car les copeaux ne peuvent adhérer à une paroi vibrante. Le dispositif suivant l'invention permet de maintenir la précision et la rapidité de la taille obtenues avec les appareils connus antérieurement, de même que la qualité de la coupe et le délai de vie des fraises, mais ce sans échauffement, ce qui évite d'avoir à prévoir une projection d'eau sur la zone usinée. Il permet d'utiliser des forets sans coupant puisqu'en fait l'usinage réalisé correspond à une microabrasion et non à une coupe. On décrira ci-après à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en réfrence au dessin annexé qui est une vue en coupe longitudinale partielle d'une tête d'entraSnement. Sur le dessin est représenté un corps 1 d'une tête de turbine à l'intdrieur duquel est monté à rotation un arbre 2 porté par un palier 3. Cet arbre 2 est entralné en rotation à une vitesse variable et réglable qui peut aller de quarante à deux cent mille tours par minute dans le cas d'un instrument à main utilisé actuellement en dentisterie. L'arbre menant 2 est accouplé, par l'intermédiaire d'une paire de pignons coniques 4 et 5, à un arbre mené 6 qui est perpendiculaire à l'arbre 2 et dont est solidaire l'outil utilisé en dentisterie, tel que fraise, disque etc.... L'arbre 6 est monté à rotation dans deux paliers opposés 7 et 8. Suivant l'invention l'arbre mené 6 est soumis à des vibrations longitudinales à fréquence élevée, au moyen d'une pastille piézo-électrique 9 qui est connectée à un générateur de tension alrnatiTR 10.La pastille piézo-électrique 9 est montée de manière à être en contact mécanique avec une partie quelconque entrafnee en rotation avec l'arbre 6. Elle peut etre notamment de forme annulaire et plaquée contre le palier 7 qui est lui-mme en contact avec la face frontale du pignon conique 5 solidaire de l'arbre 6 et qui forme ainsi une butée axiale. De cette façon les vibrations de la pastille piezo-electrique 9 sont transmises au pignon 5 et se traduisent par une vibration longitudinale de l'arbre 6 et de l'outil qu'il porte. On peut utiliser, comme pastille piézo-électrique 9 une céramique au zirconate titanate de plomb qui permet d1obtenir, sous un volume très réduit, une énergie et un déplacement importants. On peut utiliser une pastille de céramique piézo-électrique d'un millimètre dtépaisseur, laquelle permet d'obtenir un déplacement longitudinal de deux à trois microns nécessaire pour obtenir le résllltat recherché. L'alimentation électrique de la pastille piézo-électrique peut se faire très simplement: le générateur de tension alternative peut être très simple ou bien on peut même utiliser une sortie secondaire d'un détartreur piézo-électrique conventionnel. Pour une gamme de variation de la vitesse de l'arbre mené 6 allant de quarante à deux cent mille tours par minute il est nécessaire d'appliquer un nombre de vibrations variant respectivement de huit cent mille à environ quatre millions par minute. Ces vibrations peuvent être respectivement obtenues par excitation de la pastille piézo-électrique par une tension électrique d'une fréquence variant de treize à soixante six kHz La frdquence peut être déterminée aux environs de 30 à 35 kHz. Pour obtenir des conditions de travail optimales, on peut envisager d'asservir la fréquence de la tension alternative à la vitesse de rotation de manière à maintenir un facteur de proportionnalité. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'usinage de matériaux durs à outil rotatif, applicable notamment à l'entrabement d'une fraise utilisée en dentisterie, comprenant des moyens d'entramement de cet outil en rotation autour de son axe, caractérisé en ce qu'il comporte un élément piezo-electrique 9 connecté à une source -de tension alternatinel0 et en contact mécanique avec une partie de l'arbre rotatif 6 pour appliquer à ce dernier et à l'outil une vibration longitudinale de fréquence élevée. 2. - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ltélément piéso-électrique 9 est constitué par une pastille de faible épais- seur, par exemple en une céramique au zirconate titanate de plomb. 3. - Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la pastille piezo-lectrique 9 est annulaire et elle est plaquée contre un palier 7 formant butée axiale pour l'arbre rotatif, cet arbre traversant le palier 7 et la pastille 9.