بررسی پایداری لرزه میکرو فرز دندان‌پزشکی در لایه‌های مینا و عاج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / دانشگاه یزد

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد

3 عضو هیات علمی/دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد

چکیده

ترمیم دندان یکی از پرکاربردترین عملیات در دندان‌پزشکی‌ است. در طی این فرایند، براده‌برداری از قسمت پوسیده دندان یا ترمیم‌شدگی‌های آسیب‌دیده به‌کمک ابزار برش با سرعت دورانی بسیار بالا انجام می‌شود. ابزار برش در این فرایند بسیار شبیه به ابزار مورد استفاده در عملیات میکرو فرزکاری می‌باشد. یکی از پدیده های ناخواسته‌ای که در طول عملیات میکرو فرزکاری می‌تواند رخ دهد، لرزه باززا نام دارد. این پدیده نوعی از ارتعاش خودتحریک ناپایدار است. وقوع پدیده لرزه باززا و ادامه آن باعث کاهش عمر ابزار و صدمه فیزیکی به دندان یا ابزار می‌شود. موضوع اصلی این پژوهش، بررسی پایداری لرزه برای ابزار میکرو فرز دندان‌پزشکی در دو لایه عاج و مینای دندان است. به‌این ترتیب که ابزار فرز دندان به‌عنوان یک تیر تیموشنکو یک سر گیردار دوار غیرخطی که به‌وسیله‌ی نیروهای براده‌برداری تحریک می‌شود، مدل شده است. هم‌چنین، پارامترهای اثرات اندازه و هندسه واقعی مته دندان‌پزشکی در این‌جا در نظر گرفته شده است. ضرایب مخصوص نیروهای براده‌برداری برای دو لایه اصلی دندان با استفاده از نرم‌افزار المان محدود به‌دست آمده است. در ادامه معادلات دیفرانسیل تاخیر زمانی با مشتقات جزئی مربوط به ابزار فرز دندان به‌صورت تحلیلی حل گردیده‌اند. در نهایت، با تغییر پارامترهای قطر ابزار، تعداد دندانه، طول ابزار، و پارامترهای اثر اندازه تأثیر آن‌ها بر وقوع پدیده لرزه باززا در دو لایه اصلی دندان بررسی قرار گرفته است. از نقطه نظر نویسندگان، برای اولین بار در این پژوهش، پایداری لرزه برای ابزار میکرو فرز دندان‌پزشکی در دو لایه اصلی دندان به‌صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Chatter stability investigation of micro-milling dental bur at enamel and dentin layers

نویسندگان [English]

  • Ali Mokhtari 1
  • Abbas Mazidi 2
  • Mohammad Mahdi Jalili 3
1 PhD student / Yazd university
2 Mechanical Engineering Department, Yazd University
3 Associate Professor/ Mechanical engineering department, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

Tooth restoration is the most frequent operation in dentistry. During this process, chip can be removed from carious or damaged restoration part of tooth by a high-speed rotating dental bur. The dental bur used in this process is very close to a micro-milling tool. An undesired phenomenon that can occur during micro-milling operations is called regenerative chatter. This is a kind of unstable self-generative vibration. Incidence of this event may leads to limit the efficiency of dentistry through a diminution in the dental bur life-time and physical harm to the tooth or dental bur. The main object of current research is chatter stability investigation of dental bur in enamel and dentin layers. The dental bur is modeled as a nonlinear rotating clamped-free Timoshenko beam that is excited by cutting forces. In addition, the length scale parameters and real geometry of dental bur are considered here. The specific cutting force coefficients for the two main dental layers are obtained by using finite element software. The delay partial differential equations of dental bur are solved in analytical form. Finally, the effects of the tool diameter, the number of the cutter flutes, the tool length, and length scale parameter on the chatter stability in the two main layers have been investigated. To the best author's knowledge, the chatter stability for the dental bur in the two main layers is obtained for the first time in current study by using analytical procedure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro-Milling Dental Bur
  • Regenerative Chatter
  • Nonlinear Timoshenko Beam
  • Length Scale Parameters
  • Analytical Solution