專利名稱：用于磨削鉆頭硬質(zhì)合金銷的自動定心裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磨削鉆頭的硬質(zhì)合金銷或加工點尖的自動定心磨削裝置，特別是(但不僅限于此)用于磨削各類在采礦業(yè)中使用的，用于鉆井或者類似鉆潛孔操作的各類帶有碳化鎢球齒鉆頭的自動定心磨削裝置。該裝置中包括一靜止的夾持器，鉆頭即由此夾持器夾緊，還包括一冷卻液收集容器。此裝置還包括一裝有一可繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的磨削桿的磨削裝置，以及一磨削裝置的樞軸裝置，它與所述磨削桿的縱向軸線呈一角度。樞軸裝置的作用是使磨削裝置進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的中心線與磨削桿的中心線相交。
在瑞典專利申請NO.8604159-7中，對前述的各類具有碳化鎢球齒鉆頭進行磨削的自動定心磨削裝置作了說明。這些已知磨削裝置的磨削桿，可進行2種不同形式的運動，即可以繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)，還可進行遷回的或者軌道運動。磨削裝置及其驅(qū)動裝置安裝在一固定于一立柱的對臂件上。對臂件可在立柱上上升或下降。待磨的鉆頭由一夾具或鉆具夾緊，此夾具或鉆具可自由地在一電磁平臺上移動(在平臺未磁化時)。加工開始時，被夾緊在夾具中的鉆頭被移至與磨削裝置對準(zhǔn)的適當(dāng)位置處，之后，將對臂件降下，并使磨削桿與待磨鉆頭的碳化鎢球齒接觸。此時，由于夾具能在平臺上自由移動，所擬可將碳化鎢球齒相對于磨削桿對準(zhǔn)中心。之后，平臺即被磁化，夾具即在平臺上被鎖止。
此種已知的磨削裝置包括一可在水平面上移動的夾持器裝置。在瑞典專利申請NO.8702950-0中說明和圖示了一種類似的磨削裝置，其中的鉆頭夾持器包括一可在一平臺上移動的滑動架，它還可相對于磨削裝置上升和下降。磨削裝置支持于一支架或框架的頂部，為限定其垂直運動而固定在該處。
然而，這種已知的磨削裝置不允許待磨的鉆頭以一種合理的方式進行加工，因為夾持器一次僅能夾緊一個鉆頭。還值得懷疑的是，對球齒是否真的能實現(xiàn)有效的自動定心，因為夾持器與由它支持的負荷，即鉆頭，構(gòu)成了一個重而相對不靈活的組合體，此組合體將由磨削桿本身施加動作，以便其定中心。已知磨削裝置的另一個解決得不令人滿意的問題是，如何控制磨削桿壓在鉆頭上各個球齒的力量。對已知的磨削裝置結(jié)構(gòu)而言，此問題似乎是這樣解決的，即借助于磨削裝置和它的樞軸裝置的重量產(chǎn)生的壓力。
前述的所有問題已由本發(fā)明的自動定心磨削裝置予以解決，其中的磨削裝置的樞軸裝置相對于鉆頭夾持器，在水平和垂直方向上都是可移動的，而夾持器則是固定不動的，磨削裝置的樞軸裝置由相互平行的對臂件支持，對臂件以垂直支架或框架結(jié)構(gòu)作為樞軸進行旋轉(zhuǎn)，并由氣動活塞一氣缸裝置驅(qū)動而同時動作。氣缸進氣壓力可以切換為磨削壓力方式，在磨削加工時，此磨削壓力是垂直作用的，補償輔助壓力方式則使得手動操作磨削裝置時更為輕便。
本發(fā)明的磨削裝置可以手動方式進行調(diào)節(jié)，從而可很容易地使磨削桿定位，這是由于磨削裝置的重量由于活塞-氣缸裝置的補償作用得到了平衡，即前述的輔助壓力方式。將氣缸進氣壓力切換成磨削壓力方式可自動實現(xiàn)自動定心效果，或者磨削桿定位的微細調(diào)節(jié)。由于本發(fā)明的磨削裝置的樞軸裝置在全部空間平面上都可完全自由地移動，這樣便可能合理地磨削多個鉆頭。例如，可以根據(jù)鉆頭數(shù)目使靜止的鉆頭夾持器裝置安裝有2個鉆頭的夾持器。磨削裝置的樞軸裝置可以旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的夾持器上方位置，或者一鉆頭上方，該鉆頭由于其尺寸而放置于夾持裝置的外側(cè)，然后將氣缸進給壓力切換成磨削壓力方式。
夾持裝置中的夾持器最好為凹入形狀并位于至少一個可傾側(cè)的平臺上，該平臺可以停動并鎖止在任何所希望的傾斜位置上，在平臺頂表面的下方，為每一個夾持器配備一個氣動活塞桿。由于每個凹入部位都配有一個角落支持件，使活塞桿向所述角落支持件移動，使鉆頭桿插入到此凹入部位，再使活塞桿頂住鉆頭桿夾緊，這樣便可將鉆頭在相應(yīng)的支持器中定好位。為了能將尺寸極其不同的鉆頭在相應(yīng)的夾持器中牢靠地夾緊，可傾側(cè)平臺裝有一底板，它在凹入部位的下方，其位置可變動，這樣便可允許具有短桿的小尺寸鉆頭置于底板上。
雖然2個可傾側(cè)的平臺，每個都有2個鉆頭支持器，且可與同一個樞軸裝置配合進行加工，但是一種有利和最佳實施例是，每一個平臺配套一個樞軸裝置和一個磨削裝置。此實施例對待磨鉆頭的加工是合理的，因為這樣可同時對2個鉆頭進行磨削，從而操作者能夠從一個平臺將一個已磨好的鉆頭移開，并向相應(yīng)平臺的鄰近夾持器中插入一待磨的鉆頭。
夾持器裝置和相關(guān)的冷卻液收集容器的結(jié)構(gòu)可以使磨削裝置在拆卸后成為一運輸箱體，磨削裝置的部件與此運輸箱體是適配的。
根據(jù)本發(fā)明提出的自動定心磨削裝置現(xiàn)參照其最佳實施例和附圖，給予更詳細說明如下，其中

圖1所示為所發(fā)明的磨削裝置主要結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖圖2所示為使磨削裝置產(chǎn)生軌道運動的樞軸裝置的斷面圖圖3a-b所示為所發(fā)明磨削裝置的最佳實施例圖4所示為多頭加工設(shè)備最佳實施例的立體圖。
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提出的磨削設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)。此磨削設(shè)備包括一鉆頭的夾持裝置，這種鉆頭的碳化鎢球齒31是待磨的。此設(shè)備還包括一樞軸裝置4，它上面裝有一磨削裝置3。磨削裝置3包括一驅(qū)動電動機，它以高速繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動一磨削桿15。該樞軸裝置還包括另一驅(qū)動電動機，其軸24上安裝的磨削裝置3，可借助附屬裝置25進行調(diào)整。樞軸裝置4的驅(qū)動電動機可使磨削裝置3及其磨削桿15產(chǎn)生遷回的或者軌道運動，其旋轉(zhuǎn)中心線與磨削桿15的磨削中心30相交(圖2)。
樞軸裝置與平行對臂件5、7連接，對臂件裝置在立柱6上，并可旋轉(zhuǎn)360°角。立柱6固定在地面框架17上。
平行對臂件5和7中的每一個都分別有一內(nèi)對臂件和一外對臂件9和10，這樣即可使與它們相連接的樞軸裝置4的磨削裝置在垂直和水平方向上，在平行對臂件5和7的跨距范圍內(nèi)自由運動，磨削桿15以手動方式被拉至與待磨的碳化鎢球齒對準(zhǔn)的位置，即借助把手8將磨削桿15移至球齒31上方。這種手動操作借助可雙向動作的，氣動補償?shù)幕钊?氣缸裝置11，12而能很容易地實現(xiàn)。這種裝置安裝在對臂件9、10中的可繞樞軸轉(zhuǎn)動的臂之間。當(dāng)高壓氣體進入到氣動的活塞-氣缸裝置11，12中時，活塞便對平行對臂件5，7產(chǎn)生一補償力，這樣樞軸裝置4將始終在某位置上保持靜止?fàn)顟B(tài)，但此位置可由操作者手動調(diào)整。一可調(diào)的氣壓調(diào)節(jié)器13安裝在相應(yīng)的活塞-氣缸裝置11，12的供氣管路上，其目的是產(chǎn)生一種精確的平衡效果。在活塞-氣缸裝置的供氣管路上還安裝一開關(guān)14，它對切換供氣方向起作用，這樣便可使平行對臂桿5、7對樞軸裝置4和磨削裝置3產(chǎn)生一垂直的向下力。這種功能可在下述的自動、連續(xù)磨削操作中加以利用。
圖2所示為樞軸裝置4的主要結(jié)構(gòu)。此裝置的主要部件安裝在殼體22中，殼體中還有驅(qū)動馬達23和輸出軸24。驅(qū)動馬達將從供給磨削裝置3以高壓氣體的同一管路中，供給高壓空氣。調(diào)節(jié)閥26安裝在與驅(qū)動馬達23相通的支路上，操作者可借助它調(diào)節(jié)流向驅(qū)動馬達的空氣量，從而能控制所述馬達的從零至最大值的速度。
輸出軸24以2個滾珠軸承27支持在殼體22中，輸出軸中有3個通道，它們可用于將空氣通向磨削裝置3和自其中排出，并能以冷卻水通向所述裝置(借助一旋轉(zhuǎn)開關(guān)28)。以軟管29將通道與磨削裝置3連接起來。
磨削裝置附件25以一定角度固定在輸出軸24的底端，該角度是這樣確定的，即使磨削桿15的磨削中心30與輸出軸24的旋轉(zhuǎn)軸線相交，而不管磨削裝置安裝成何角度。由此可知，驅(qū)動馬達將使磨削裝置在進行磨削加工時形成一形環(huán)軌跡，從而產(chǎn)生令人滿意的磨削效果。根據(jù)上述并參照圖1，可以將附件25調(diào)節(jié)成不同的角度位置，以適配待磨的成一定角度位置的鉆頭。
圖3a和3b所示為本發(fā)明磨削裝置的一個最佳實施例。圖3a所示是該裝置的側(cè)視圖，圖3b為其正視圖。圖3a和3b中所采用的大多數(shù)標(biāo)號與圖1中所用的是一樣的，2實施例中的各自對應(yīng)部件也是相同的。
在所示的和所說的最佳實施例中，懸裝在平行對臂件5、7上的樞軸裝置4中有供氣裝置A、B和冷卻水供給裝置C，各個所述供給裝置通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)或聯(lián)接器及各自的可回轉(zhuǎn)管A′、B′、C′與磨削裝置連接。這些回轉(zhuǎn)管與圖1所示實施例的軟管29是對應(yīng)的。管A連接一調(diào)節(jié)閥26，此標(biāo)號與圖2所示標(biāo)號相同。
圖3a和3b更為消楚地示出了可調(diào)附件25的最佳實施例。此附件包括一殼體，其內(nèi)部加工有2個弧形槽或通道，其作用是使與其有關(guān)的鎖止銷和鎖止裝置33協(xié)調(diào)動作，這樣便可使磨削裝置的位置相對于樞軸裝置4是固定的。這樣，磨削桿15的縱向軸中心線與驅(qū)動軸24的縱向軸中心線之間的夾角是可調(diào)的，而這是為有效地調(diào)節(jié)前述的軌道或者遷回運動范圍所希望的。
圖4所示為一鉆頭夾持裝置2的最佳實施例，它用于夾持碳化鎢球齒31待磨的鉆頭。夾持裝置包括一具有一開口34向上的箱體18，其中裝有一個或多個可回轉(zhuǎn)動作的平臺，如圖1所示的軸線20和箭頭21所示。各個平臺35包括2個或多個基本上呈矩形凹入形的夾持部位19，鉆頭1的桿部將插入其中。夾持部位19還有一氣動的氣缸-活塞裝置，其活塞36的作用是夾持鉆頭1，并將其頂在所述凹部壁上以有效地夾緊。夾持部位19的活塞-氣缸裝置最好是這樣裝置的，即各個所述裝置的活塞是在凹部的一個對角線方向上動作，這樣便可將鉆頭1有效地頂緊在凹部的一個角落部位，如圖4所示的左側(cè)平臺35的情況。
夾持器19的活塞-氣缸裝置是由閥門37操縱其動作的，此閥門裝在外殼38中以防止閥門產(chǎn)生誤動作。因此，操作者僅能通過兩側(cè)開口操作閥門。當(dāng)從一側(cè)操作時，閥門37將使活塞-氣缸裝置的動作停止，而從另一側(cè)操作時，將啟動所述裝置。
如圖4所示，夾持器19裝有一個可移動的底座39，它能以很簡單方式使夾持器與小尺寸鉆頭適配。底座39借助于桿40移動。如圖4所示，左側(cè)平臺35的底座39，正在移向一個可支承住一小尺寸鉆頭1的部位。圖中所示的右側(cè)平臺的底座39已經(jīng)移開，以使能夠夾持大尺寸的鉆頭，這些鉆頭的頭部直徑足夠大，以至當(dāng)將一鉆頭桿部放入到平臺上的一個夾持器凹部中時，鉆頭頭部即可支持于底座39上。
如上述，可將各個平臺調(diào)整至某個所希望的角度位置上。借助于桿41進行調(diào)整，如圖4所示，桿41位于圖中的右側(cè)，可上下推動。借助于一鎖止裝置42，可將平臺鎖止在所選定的位置上。
箱體18又是冷卻液的容器。這些冷卻液在磨削過程中，可自磨削裝置流至磨削部位。防濺護板43是可拆卸的，在圖4中只表示出其中的一個，箱體18的各側(cè)壁上都可安裝上此種護板。箱體18與一循環(huán)泵和過濾裝置連接，以使冷卻液可循環(huán)流至磨削裝置3。
箱體18所具備的其他優(yōu)點是易于適配整個磨削裝置。當(dāng)將磨削裝置拆卸至一定程度之后，即可將磨削裝置裝入箱體18，箱體便可作為運輸箱使用。如圖4所示，圖中所示為夾持裝置2的最佳實施例，它包括有2平臺35，它們可彼此獨立地動作，并能與2個磨削裝置3配套，各個磨削裝置都由平行對臂件5、7支持。這樣便可使尺寸彼此不同的鉆頭在同一時間中被磨。由于每一個平臺都配備有2個夾持器19，因而使有可能在一個夾持器中更換鉆頭時，而在另一夾持器中磨削一鉆頭。
自然，本發(fā)明的范疇中包括箱體18只配置一個可傾側(cè)的平臺35，以及一個箱體僅配置一個磨削裝置3。
當(dāng)將本發(fā)明的磨削裝置準(zhǔn)備投入使用，并利用箱體18將其運輸至使用現(xiàn)場后，即可將各部件從箱體中取出并組裝成一起，之后將冷卻液倒入磨削裝置中，并使裝置與適宜的壓縮空氣源連接。此時，磨削裝置即可付諸使用。
將待磨的鉆頭1碳化鎢球齒31，在相應(yīng)的平臺35夾持器19上夾緊。然后將平臺傾側(cè)至這樣一個位置，即可對位于相應(yīng)的部或周邊的球齒進行磨削。然后將磨削裝置3的磨削桿15移向第一個待磨的球齒31。在磨削桿15進行位置調(diào)整過程中，壓縮空氣即進入到平行對臂件5，7上的補償活塞-氣缸裝置11、12中，這樣便可使操作者手動地將磨削桿15移至其中心線位于球齒31上方的位置。在將磨削桿15移至與球齒31成一線的位置之后，操作者即可操作開關(guān)14，以使壓縮空氣從補償活塞-氣缸裝置11，12中進入到磨削壓力裝置中，同時驅(qū)動馬達3和23即起動。磨削桿15將自動地通過自動定心動作并進入到磨削碳化鎢球齒31的正確位置后，磨削動作開始。
在磨削鉆頭時，操作者便能將一夾持有磨削中鉆頭的夾持器的鄰近夾持器中已磨好鉆頭取下，代替以已磨損的鉆頭。之后，操作者便無事可做了，只是當(dāng)將所述鉆頭磨好之后，將磨削裝置關(guān)掉。在完成這種加工工序時，開關(guān)14已撥至其補償位置，而以手動方式將磨削桿15移至一待磨的球齒上。前述的自動定中心動作和隨后的磨削動作將重復(fù)進行。
如果待磨的鉆頭尺寸很大，以致鉆桿對夾持器19而言是過大的，則平行對臂件便可繞立柱6轉(zhuǎn)至箱體18之外，并可將尺寸過大的鉆頭在此位置，以適當(dāng)?shù)难b置夾緊，此鉆頭的碳化鎢球齒即可以磨削較小尺寸鉆頭的磨削裝置進行磨削。
當(dāng)一待磨鉆頭的球齒已過度磨損，因而需要將球齒周圍的材料磨去時，可利用一專為此目的設(shè)計的一種磨削桿。這種專用的磨削桿需要將磨削裝置固定在同一個位置上。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以很容易地使磨削裝置鎖定住，關(guān)掉調(diào)節(jié)閥26，便可使樞軸裝置4不再能轉(zhuǎn)動。
各類巖石鉆削設(shè)備，即不同外形和尺寸的鉆頭，都可以本發(fā)明的磨削裝置進行磨削，所以本發(fā)明不限于只磨削具有碳化鎢球齒的鉆頭。
還可以知道，本發(fā)明不限于所說明和圖示的實施例，在下述的權(quán)利要求項范圍內(nèi)，改型和變化是可能的。例如，鉆頭夾持器可以這樣設(shè)計其外形，即可按專用鉆頭設(shè)計夾持器。另外，設(shè)備中還可包括有一泵送系統(tǒng)，它可將冷卻液從容器18中泵回至磨削裝置3中。
權(quán)利要求
1.用于磨削鉆頭的硬質(zhì)合金銷，例如用于磨削各類在采礦業(yè)中使用的，在鉆井或者類似的鉆潛孔操作的帶有碳化鎢球齒(31)鉆頭(1)的自動定心裝置。在該裝置中，鉆頭(1)被一包括有一冷卻液收集容器(18)的夾持裝置(2)夾緊，磨削裝置(3)包括一裝有可繞其本身縱向軸線旋轉(zhuǎn)的磨削桿(15)，還包括一可與所述磨削桿(15)的縱向軸線成一角度的磨削裝置樞軸裝置(4)，它可驅(qū)動磨削裝置(3)沿一軌道線路運動，其旋轉(zhuǎn)中心位于磨削桿(15)的磨削中心上，其特征為磨削裝置的樞軸裝置(4)可在水平和垂直平面上，對支持裝置(2)作相對運動，此夾持裝置是靜止的樞軸裝置安裝在可繞一垂直支柱(6)轉(zhuǎn)動的平行對臂件(5，7)上，所述平行對臂件由氣動活塞-氣缸裝置(11，12)推動而運動，供氣途徑在進行自動磨削操作時，可切換成一垂直動作的磨削壓力，而當(dāng)手動磨削裝置時，則可切換成一補償輔助壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1提出的裝置，其特征為，平行對臂件(5，7)是由內(nèi)對臂件和外對臂件(分別為9和10)組成的，它們可繞樞軸轉(zhuǎn)動并彼此連接對臂件(9，10)由一活塞-氣缸裝置(11，12)驅(qū)動，此裝置推動所述對臂件的一個樞軸臂內(nèi)對臂件(9)支持于垂直支柱(6)上，外對臂件(10)則與磨削裝置的樞軸裝置(4)連接可借助一閥門開關(guān)(14)將供氣壓力途徑切換至活塞-氣缸裝置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2提出的裝置，其特征為，垂直立柱包括一管狀柱，內(nèi)對臂件(9)安裝于其上以便在水平方向上可作轉(zhuǎn)動運動而外對臂件則可手動操作，以便在靜止的鉆頭夾持器(2)中夾緊的各鉆頭(1)之間，以及在靜止的夾持器外側(cè)被夾緊的鉆頭之間移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1提出的裝置，其特征為，磨削裝置的樞軸裝置(4)包括一殼體，它安裝在所述平行對臂件外對臂件(10)的自申端處，其中安裝一可實現(xiàn)所述軌道運動的驅(qū)動馬達(23)，所述馬達(23)的主軸方向，借助于平行對臂件(5，7)可始終保持與所述平行對臂件的內(nèi)對臂件(9)連接的垂直支柱(6)平行，借助于一附屬裝置(25)將磨削裝置固定于驅(qū)動馬達的軸(24)上，附屬裝置可以被鎖止于不同的位置上，從而可在磨削桿(15)的縱向軸線和磨削裝置的樞軸裝置(4)之間，形成所述的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4提出的裝置，其特征為，附屬裝置(25)有一外殼，其中至少有一個弧形槽(32)，其中穿過一來自磨削裝置(3)的鎖止銷(33)，這樣便可使磨削裝置與驅(qū)動馬達的軸(24)之間形成所希望的角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4提出的裝置，其特征為，驅(qū)動馬達軸(24)上有多個通道，其作用是向磨削裝置上的軟管(A、B、C)，通過一旋轉(zhuǎn)開關(guān)(28)送入壓縮空氣和冷卻液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1提出的裝置，其特征為，靜止的夾持裝置(2)至少包括一個可傾側(cè)的，并根據(jù)相應(yīng)的鉆頭(1)的數(shù)量，上面至少配置有2個夾持器(19)的平臺(35)所述的至少一個可傾斜平臺(35)可鎖止于某個所希望的角度位置上，這樣便可磨削碳化鎢球齒(31)沿軸向指向的鉆頭(1)以及球齒與所述鉆頭軸線成一角度的鉆頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求5提出的裝置，其特征為，平臺(35)的各夾持器(19)位于平臺頂部并呈凹入形，其角落處固定有一支持件，將插入到凹入部位中的鉆頭(1)桿部頂在此支持件上，借助于活塞-氣缸裝置(36)夾緊，此活塞-氣缸裝置位于平臺(35)頂部下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8提出的裝置，其特征為，位于平臺頂面的凹入部位(12)面積足夠大以適配尺寸不同的鉆頭(1)平臺(35)上裝有一底板(39)，它可在所述凹入部位移動，其作用是用于支承較小尺寸鉆頭(1)的短桿。
10.根據(jù)權(quán)利要求7提出的裝置，其特征是，靜止的夾持裝置(2)包括2個彼此獨立的可傾斜平臺(35)，它們中的每一個又包括2個夾持器(19)每一個平臺配置一個樞軸裝置(4)和一磨削裝置(3)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個提出的裝置，其特征為，在將磨削裝置拆下之后，夾持裝置(2)與冷卻液集中容器(16)即構(gòu)成了一運輸箱體。
全文摘要
用于磨削鉆頭的硬質(zhì)合金銷，例如用于磨削帶有碳化鎢球齒(31)的鉆頭(1)的自動定心裝置，它包括可相對鉆頭(1)調(diào)整位置的磨削桿(15)，使磨削裝置(3)圍繞著鉆頭(1)上的待磨球齒沿環(huán)形軌道以較慢速度移動，以及使磨削桿(15)繞其自身縱軸線快速轉(zhuǎn)動的樞軸裝置(4)。鉆頭被緊緊地夾持在靜止的夾持裝置(2)上，夾持裝置(2)包括一可傾斜的平臺(35)，該平臺可調(diào)節(jié)并可鎖固在一確定的角度位置上。
文檔編號E21B12/06GK1041902SQ8910793
公開日1990年5月9日 申請日期1989年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月17日
發(fā)明者凱尤·曼克維斯特, 羅伯特·斯尤蘭德 申請人:加拿大鼓風(fēng)及采礦設(shè)備有限公司