专利名称：用于磨削钻头硬质合金销的自动定心装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于磨削钻头的硬质合金销或加工点尖的自动定心磨削装置，特别是(但不仅限于此)用于磨削各类在采矿业中使用的，用于钻井或者类似钻潜孔操作的各类带有碳化钨球齿钻头的自动定心磨削装置。该装置中包括一静止的夹持器，钻头即由此夹持器夹紧，还包括一冷却液收集容器。此装置还包括一装有一可绕其纵向轴线旋转的磨削杆的磨削装置，以及一磨削装置的枢轴装置，它与所述磨削杆的纵向轴线呈一角度。枢轴装置的作用是使磨削装置进行旋转，旋转的中心线与磨削杆的中心线相交。
在瑞典专利申请NO.8604159-7中，对前述的各类具有碳化钨球齿钻头进行磨削的自动定心磨削装置作了说明。这些已知磨削装置的磨削杆，可进行2种不同形式的运动，即可以绕其纵向轴线旋转，还可进行迁回的或者轨道运动。磨削装置及其驱动装置安装在一固定于一立柱的对臂件上。对臂件可在立柱上上升或下降。待磨的钻头由一夹具或钻具夹紧，此夹具或钻具可自由地在一电磁平台上移动(在平台未磁化时)。加工开始时，被夹紧在夹具中的钻头被移至与磨削装置对准的适当位置处，之后，将对臂件降下，并使磨削杆与待磨钻头的碳化钨球齿接触。此时，由于夹具能在平台上自由移动，所拟可将碳化钨球齿相对于磨削杆对准中心。之后，平台即被磁化，夹具即在平台上被锁止。
此种已知的磨削装置包括一可在水平面上移动的夹持器装置。在瑞典专利申请NO.8702950-0中说明和图示了一种类似的磨削装置，其中的钻头夹持器包括一可在一平台上移动的滑动架，它还可相对于磨削装置上升和下降。磨削装置支持于一支架或框架的顶部，为限定其垂直运动而固定在该处。
然而，这种已知的磨削装置不允许待磨的钻头以一种合理的方式进行加工，因为夹持器一次仅能夹紧一个钻头。还值得怀疑的是，对球齿是否真的能实现有效的自动定心，因为夹持器与由它支持的负荷，即钻头，构成了一个重而相对不灵活的组合体，此组合体将由磨削杆本身施加动作，以便其定中心。已知磨削装置的另一个解决得不令人满意的问题是，如何控制磨削杆压在钻头上各个球齿的力量。对已知的磨削装置结构而言，此问题似乎是这样解决的，即借助于磨削装置和它的枢轴装置的重量产生的压力。
前述的所有问题已由本发明的自动定心磨削装置予以解决，其中的磨削装置的枢轴装置相对于钻头夹持器，在水平和垂直方向上都是可移动的，而夹持器则是固定不动的，磨削装置的枢轴装置由相互平行的对臂件支持，对臂件以垂直支架或框架结构作为枢轴进行旋转，并由气动活塞一气缸装置驱动而同时动作。气缸进气压力可以切换为磨削压力方式，在磨削加工时，此磨削压力是垂直作用的，补偿辅助压力方式则使得手动操作磨削装置时更为轻便。
本发明的磨削装置可以手动方式进行调节，从而可很容易地使磨削杆定位，这是由于磨削装置的重量由于活塞-气缸装置的补偿作用得到了平衡，即前述的辅助压力方式。将气缸进气压力切换成磨削压力方式可自动实现自动定心效果，或者磨削杆定位的微细调节。由于本发明的磨削装置的枢轴装置在全部空间平面上都可完全自由地移动，这样便可能合理地磨削多个钻头。例如，可以根据钻头数目使静止的钻头夹持器装置安装有2个钻头的夹持器。磨削装置的枢轴装置可以旋转到相应的夹持器上方位置，或者一钻头上方，该钻头由于其尺寸而放置于夹持装置的外侧，然后将气缸进给压力切换成磨削压力方式。
夹持装置中的夹持器最好为凹入形状并位于至少一个可倾侧的平台上，该平台可以停动并锁止在任何所希望的倾斜位置上，在平台顶表面的下方，为每一个夹持器配备一个气动活塞杆。由于每个凹入部位都配有一个角落支持件，使活塞杆向所述角落支持件移动，使钻头杆插入到此凹入部位，再使活塞杆顶住钻头杆夹紧，这样便可将钻头在相应的支持器中定好位。为了能将尺寸极其不同的钻头在相应的夹持器中牢靠地夹紧，可倾侧平台装有一底板，它在凹入部位的下方，其位置可变动，这样便可允许具有短杆的小尺寸钻头置于底板上。
虽然2个可倾侧的平台，每个都有2个钻头支持器，且可与同一个枢轴装置配合进行加工，但是一种有利和最佳实施例是，每一个平台配套一个枢轴装置和一个磨削装置。此实施例对待磨钻头的加工是合理的，因为这样可同时对2个钻头进行磨削，从而操作者能够从一个平台将一个已磨好的钻头移开，并向相应平台的邻近夹持器中插入一待磨的钻头。
夹持器装置和相关的冷却液收集容器的结构可以使磨削装置在拆卸后成为一运输箱体，磨削装置的部件与此运输箱体是适配的。
根据本发明提出的自动定心磨削装置现参照其最佳实施例和附图，给予更详细说明如下，其中
图1所示为所发明的磨削装置主要结构的侧视图图2所示为使磨削装置产生轨道运动的枢轴装置的断面图图3a-b所示为所发明磨削装置的最佳实施例图4所示为多头加工设备最佳实施例的立体图。
图1所示为根据本发明提出的磨削设备的主要结构。此磨削设备包括一钻头的夹持装置，这种钻头的碳化钨球齿31是待磨的。此设备还包括一枢轴装置4，它上面装有一磨削装置3。磨削装置3包括一驱动电动机，它以高速绕其纵向轴线转动一磨削杆15。该枢轴装置还包括另一驱动电动机，其轴24上安装的磨削装置3，可借助附属装置25进行调整。枢轴装置4的驱动电动机可使磨削装置3及其磨削杆15产生迁回的或者轨道运动，其旋转中心线与磨削杆15的磨削中心30相交(图2)。
枢轴装置与平行对臂件5、7连接，对臂件装置在立柱6上，并可旋转360°角。立柱6固定在地面框架17上。
平行对臂件5和7中的每一个都分别有一内对臂件和一外对臂件9和10，这样即可使与它们相连接的枢轴装置4的磨削装置在垂直和水平方向上，在平行对臂件5和7的跨距范围内自由运动，磨削杆15以手动方式被拉至与待磨的碳化钨球齿对准的位置，即借助把手8将磨削杆15移至球齿31上方。这种手动操作借助可双向动作的，气动补偿的活塞-气缸装置11，12而能很容易地实现。这种装置安装在对臂件9、10中的可绕枢轴转动的臂之间。当高压气体进入到气动的活塞-气缸装置11，12中时，活塞便对平行对臂件5，7产生一补偿力，这样枢轴装置4将始终在某位置上保持静止状态，但此位置可由操作者手动调整。一可调的气压调节器13安装在相应的活塞-气缸装置11，12的供气管路上，其目的是产生一种精确的平衡效果。在活塞-气缸装置的供气管路上还安装一开关14，它对切换供气方向起作用，这样便可使平行对臂杆5、7对枢轴装置4和磨削装置3产生一垂直的向下力。这种功能可在下述的自动、连续磨削操作中加以利用。
图2所示为枢轴装置4的主要结构。此装置的主要部件安装在壳体22中，壳体中还有驱动马达23和输出轴24。驱动马达将从供给磨削装置3以高压气体的同一管路中，供给高压空气。调节阀26安装在与驱动马达23相通的支路上，操作者可借助它调节流向驱动马达的空气量，从而能控制所述马达的从零至最大值的速度。
输出轴24以2个滚珠轴承27支持在壳体22中，输出轴中有3个通道，它们可用于将空气通向磨削装置3和自其中排出，并能以冷却水通向所述装置(借助一旋转开关28)。以软管29将通道与磨削装置3连接起来。
磨削装置附件25以一定角度固定在输出轴24的底端，该角度是这样确定的，即使磨削杆15的磨削中心30与输出轴24的旋转轴线相交，而不管磨削装置安装成何角度。由此可知，驱动马达将使磨削装置在进行磨削加工时形成一形环轨迹，从而产生令人满意的磨削效果。根据上述并参照图1，可以将附件25调节成不同的角度位置，以适配待磨的成一定角度位置的钻头。
图3a和3b所示为本发明磨削装置的一个最佳实施例。图3a所示是该装置的侧视图，图3b为其正视图。图3a和3b中所采用的大多数标号与图1中所用的是一样的，2实施例中的各自对应部件也是相同的。
在所示的和所说的最佳实施例中，悬装在平行对臂件5、7上的枢轴装置4中有供气装置A、B和冷却水供给装置C，各个所述供给装置通过旋转开关或联接器及各自的可回转管A′、B′、C′与磨削装置连接。这些回转管与图1所示实施例的软管29是对应的。管A连接一调节阀26，此标号与图2所示标号相同。
图3a和3b更为消楚地示出了可调附件25的最佳实施例。此附件包括一壳体，其内部加工有2个弧形槽或通道，其作用是使与其有关的锁止销和锁止装置33协调动作，这样便可使磨削装置的位置相对于枢轴装置4是固定的。这样，磨削杆15的纵向轴中心线与驱动轴24的纵向轴中心线之间的夹角是可调的，而这是为有效地调节前述的轨道或者迁回运动范围所希望的。
图4所示为一钻头夹持装置2的最佳实施例，它用于夹持碳化钨球齿31待磨的钻头。夹持装置包括一具有一开口34向上的箱体18，其中装有一个或多个可回转动作的平台，如图1所示的轴线20和箭头21所示。各个平台35包括2个或多个基本上呈矩形凹入形的夹持部位19，钻头1的杆部将插入其中。夹持部位19还有一气动的气缸-活塞装置，其活塞36的作用是夹持钻头1，并将其顶在所述凹部壁上以有效地夹紧。夹持部位19的活塞-气缸装置最好是这样装置的，即各个所述装置的活塞是在凹部的一个对角线方向上动作，这样便可将钻头1有效地顶紧在凹部的一个角落部位，如图4所示的左侧平台35的情况。
夹持器19的活塞-气缸装置是由阀门37操纵其动作的，此阀门装在外壳38中以防止阀门产生误动作。因此，操作者仅能通过两侧开口操作阀门。当从一侧操作时，阀门37将使活塞-气缸装置的动作停止，而从另一侧操作时，将启动所述装置。
如图4所示，夹持器19装有一个可移动的底座39，它能以很简单方式使夹持器与小尺寸钻头适配。底座39借助于杆40移动。如图4所示，左侧平台35的底座39，正在移向一个可支承住一小尺寸钻头1的部位。图中所示的右侧平台的底座39已经移开，以使能够夹持大尺寸的钻头，这些钻头的头部直径足够大，以至当将一钻头杆部放入到平台上的一个夹持器凹部中时，钻头头部即可支持于底座39上。
如上述，可将各个平台调整至某个所希望的角度位置上。借助于杆41进行调整，如图4所示，杆41位于图中的右侧，可上下推动。借助于一锁止装置42，可将平台锁止在所选定的位置上。
箱体18又是冷却液的容器。这些冷却液在磨削过程中，可自磨削装置流至磨削部位。防溅护板43是可拆卸的，在图4中只表示出其中的一个，箱体18的各侧壁上都可安装上此种护板。箱体18与一循环泵和过滤装置连接，以使冷却液可循环流至磨削装置3。
箱体18所具备的其他优点是易于适配整个磨削装置。当将磨削装置拆卸至一定程度之后，即可将磨削装置装入箱体18，箱体便可作为运输箱使用。如图4所示，图中所示为夹持装置2的最佳实施例，它包括有2平台35，它们可彼此独立地动作，并能与2个磨削装置3配套，各个磨削装置都由平行对臂件5、7支持。这样便可使尺寸彼此不同的钻头在同一时间中被磨。由于每一个平台都配备有2个夹持器19，因而使有可能在一个夹持器中更换钻头时，而在另一夹持器中磨削一钻头。
自然，本发明的范畴中包括箱体18只配置一个可倾侧的平台35，以及一个箱体仅配置一个磨削装置3。
当将本发明的磨削装置准备投入使用，并利用箱体18将其运输至使用现场后，即可将各部件从箱体中取出并组装成一起，之后将冷却液倒入磨削装置中，并使装置与适宜的压缩空气源连接。此时，磨削装置即可付诸使用。
将待磨的钻头1碳化钨球齿31，在相应的平台35夹持器19上夹紧。然后将平台倾侧至这样一个位置，即可对位于相应的部或周边的球齿进行磨削。然后将磨削装置3的磨削杆15移向第一个待磨的球齿31。在磨削杆15进行位置调整过程中，压缩空气即进入到平行对臂件5，7上的补偿活塞-气缸装置11、12中，这样便可使操作者手动地将磨削杆15移至其中心线位于球齿31上方的位置。在将磨削杆15移至与球齿31成一线的位置之后，操作者即可操作开关14，以使压缩空气从补偿活塞-气缸装置11，12中进入到磨削压力装置中，同时驱动马达3和23即起动。磨削杆15将自动地通过自动定心动作并进入到磨削碳化钨球齿31的正确位置后，磨削动作开始。
在磨削钻头时，操作者便能将一夹持有磨削中钻头的夹持器的邻近夹持器中已磨好钻头取下，代替以已磨损的钻头。之后，操作者便无事可做了，只是当将所述钻头磨好之后，将磨削装置关掉。在完成这种加工工序时，开关14已拨至其补偿位置，而以手动方式将磨削杆15移至一待磨的球齿上。前述的自动定中心动作和随后的磨削动作将重复进行。
如果待磨的钻头尺寸很大，以致钻杆对夹持器19而言是过大的，则平行对臂件便可绕立柱6转至箱体18之外，并可将尺寸过大的钻头在此位置，以适当的装置夹紧，此钻头的碳化钨球齿即可以磨削较小尺寸钻头的磨削装置进行磨削。
当一待磨钻头的球齿已过度磨损，因而需要将球齿周围的材料磨去时，可利用一专为此目的设计的一种磨削杆。这种专用的磨削杆需要将磨削装置固定在同一个位置上。本发明的结构可以很容易地使磨削装置锁定住，关掉调节阀26，便可使枢轴装置4不再能转动。
各类岩石钻削设备，即不同外形和尺寸的钻头，都可以本发明的磨削装置进行磨削，所以本发明不限于只磨削具有碳化钨球齿的钻头。
还可以知道，本发明不限于所说明和图示的实施例，在下述的权利要求项范围内，改型和变化是可能的。例如，钻头夹持器可以这样设计其外形，即可按专用钻头设计夹持器。另外，设备中还可包括有一泵送系统，它可将冷却液从容器18中泵回至磨削装置3中。
权利要求
1.用于磨削钻头的硬质合金销，例如用于磨削各类在采矿业中使用的，在钻井或者类似的钻潜孔操作的带有碳化钨球齿(31)钻头(1)的自动定心装置。在该装置中，钻头(1)被一包括有一冷却液收集容器(18)的夹持装置(2)夹紧，磨削装置(3)包括一装有可绕其本身纵向轴线旋转的磨削杆(15)，还包括一可与所述磨削杆(15)的纵向轴线成一角度的磨削装置枢轴装置(4)，它可驱动磨削装置(3)沿一轨道线路运动，其旋转中心位于磨削杆(15)的磨削中心上，其特征为磨削装置的枢轴装置(4)可在水平和垂直平面上，对支持装置(2)作相对运动，此夹持装置是静止的枢轴装置安装在可绕一垂直支柱(6)转动的平行对臂件(5，7)上，所述平行对臂件由气动活塞-气缸装置(11，12)推动而运动，供气途径在进行自动磨削操作时，可切换成一垂直动作的磨削压力，而当手动磨削装置时，则可切换成一补偿辅助压力。
2.根据权利要求1提出的装置，其特征为，平行对臂件(5，7)是由内对臂件和外对臂件(分别为9和10)组成的，它们可绕枢轴转动并彼此连接对臂件(9，10)由一活塞-气缸装置(11，12)驱动，此装置推动所述对臂件的一个枢轴臂内对臂件(9)支持于垂直支柱(6)上，外对臂件(10)则与磨削装置的枢轴装置(4)连接可借助一阀门开关(14)将供气压力途径切换至活塞-气缸装置上。
3.根据权利要求2提出的装置，其特征为，垂直立柱包括一管状柱，内对臂件(9)安装于其上以便在水平方向上可作转动运动而外对臂件则可手动操作，以便在静止的钻头夹持器(2)中夹紧的各钻头(1)之间，以及在静止的夹持器外侧被夹紧的钻头之间移动。
4.根据权利要求1提出的装置，其特征为，磨削装置的枢轴装置(4)包括一壳体，它安装在所述平行对臂件外对臂件(10)的自申端处，其中安装一可实现所述轨道运动的驱动马达(23)，所述马达(23)的主轴方向，借助于平行对臂件(5，7)可始终保持与所述平行对臂件的内对臂件(9)连接的垂直支柱(6)平行，借助于一附属装置(25)将磨削装置固定于驱动马达的轴(24)上，附属装置可以被锁止于不同的位置上，从而可在磨削杆(15)的纵向轴线和磨削装置的枢轴装置(4)之间，形成所述的角度。
5.根据权利要求4提出的装置，其特征为，附属装置(25)有一外壳，其中至少有一个弧形槽(32)，其中穿过一来自磨削装置(3)的锁止销(33)，这样便可使磨削装置与驱动马达的轴(24)之间形成所希望的角度。
6.根据权利要求4提出的装置，其特征为，驱动马达轴(24)上有多个通道，其作用是向磨削装置上的软管(A、B、C)，通过一旋转开关(28)送入压缩空气和冷却液。
7.根据权利要求1提出的装置，其特征为，静止的夹持装置(2)至少包括一个可倾侧的，并根据相应的钻头(1)的数量，上面至少配置有2个夹持器(19)的平台(35)所述的至少一个可倾斜平台(35)可锁止于某个所希望的角度位置上，这样便可磨削碳化钨球齿(31)沿轴向指向的钻头(1)以及球齿与所述钻头轴线成一角度的钻头。
8.根据权利要求5提出的装置，其特征为，平台(35)的各夹持器(19)位于平台顶部并呈凹入形，其角落处固定有一支持件，将插入到凹入部位中的钻头(1)杆部顶在此支持件上，借助于活塞-气缸装置(36)夹紧，此活塞-气缸装置位于平台(35)顶部下方。
9.根据权利要求8提出的装置，其特征为，位于平台顶面的凹入部位(12)面积足够大以适配尺寸不同的钻头(1)平台(35)上装有一底板(39)，它可在所述凹入部位移动，其作用是用于支承较小尺寸钻头(1)的短杆。
10.根据权利要求7提出的装置，其特征是，静止的夹持装置(2)包括2个彼此独立的可倾斜平台(35)，它们中的每一个又包括2个夹持器(19)每一个平台配置一个枢轴装置(4)和一磨削装置(3)。
11.根据前述权利要求中的任一个提出的装置，其特征为，在将磨削装置拆下之后，夹持装置(2)与冷却液集中容器(16)即构成了一运输箱体。
全文摘要
用于磨削钻头的硬质合金销，例如用于磨削带有碳化钨球齿(31)的钻头(1)的自动定心装置，它包括可相对钻头(1)调整位置的磨削杆(15)，使磨削装置(3)围绕着钻头(1)上的待磨球齿沿环形轨道以较慢速度移动，以及使磨削杆(15)绕其自身纵轴线快速转动的枢轴装置(4)。钻头被紧紧地夹持在静止的夹持装置(2)上，夹持装置(2)包括一可倾斜的平台(35)，该平台可调节并可锁固在一确定的角度位置上。
文档编号E21B12/06GK1041902SQ8910793
公开日1990年5月9日 申请日期1989年10月14日 优先权日1988年10月17日
发明者凯尤·曼克维斯特, 罗伯特·斯尤兰德 申请人:加拿大鼓风及采矿设备有限公司