專利名稱：用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具、磨削軸套、磨削主軸以及在磨削主軸上安裝磨削軸 ...的制作方法
發明的技術背景本發明涉及一種如隨附獨立權利要求的前序部分所述的用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具、磨削軸套、磨削主軸以及用于在磨削主軸上安裝磨削軸套的方法。
已有技術當磨削巖石鉆頭上的硬質合金球齒時，通常使用上述類型的磨削軸套。該磨削軸套的磨損部件常常具有通常包括金剛石顆粒的磨損面。磨削硬質合金球齒不僅會產生熱而且會產生磨屑，從而必須冷卻磨削軸套和球齒鉆頭，并且沖洗掉切屑。這種進行冷卻的已有技術是輸入通常為水的冷卻介質，通過磨床并軸向通過磨削軸套，從而將被排放的冷卻介質輸進磨削軸套的磨損部件與球齒自由端相結合的區域內，如SE-C2-504443專利所述。
例如通過WO 93/25346專利已經知道一種用于磨削巖石鉆頭上球齒的工具。該工具固定在一個磨頭上，其中一個可樞軸旋轉的軸支承著一個磨削軸套。該磨削軸套通過橡膠襯套進行減震。另外，已有技術中的磨削工具包括快速在磨削主軸上安裝以及從其上拆卸磨削軸套的裝置。所述裝置包括一個可運動的外部套管、一個彈簧、一個位于磨削主軸上的徑向孔內的球、一個O形環以及一個驅動表面。這使得磨削工具的設計復雜化，并需要兩個人員去拆卸磨削軸套。
例如通過US-A-5727994專利已經知道一種用于磨削巖石鉆頭上球齒的工具。同樣該工具包括快速在磨削主軸上安裝以及從其上拆卸磨削軸套的裝置。所述裝置包括一個與圓柱形表面相配合的O形環以及一個多邊形的驅動配合表面。如果沖洗介質被供應到磨削軸套中，而磨削軸套沒有緊靠一個球齒，則壓力能從內部對磨削軸套施加影響，從而超過O形環和磨削軸套之間的摩擦力。這樣磨削軸套將從磨削主軸上脫離。另外，當安裝磨削軸套時還需要一些對準驅動表面的技巧。
發明目的本發明的一個目的在于提供一種用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具，其具有已有技術的優點。
本發明的另一個目的在于提供一種能被快速安裝或拆卸的磨削工具。
本發明的另一個目的在于提供一種具有最少部件的磨削工具。
本發明的另一個目的在于提供一種僅用一個人員即可進行安裝或拆卸的磨削工具。
本發明的另一個目的在于提供一種改進的磨削工具，從而能在施加更大力矩的情況下，磨削軸套能更穩固地被固定住。
本發明的上述以及其它目的的實現是通過一種用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具、磨削軸套、磨削主軸、以及用于在磨削主軸上安裝磨削軸套的方法，其特征如所附的權利要求所限定。


以下將通過參考附圖對根據本發明的磨削軸套的三個實施例進行描述。其中圖1A示出本發明磨削工具的一個端部的橫截面分解圖。
圖1B示出圖1A中的磨削工具處于安裝位置時的視圖。
圖1C示出圖1B中的磨削工具安裝在一個沖洗頭上時的視圖。
圖1D-1F分別示出圖1A的磨削軸套的端視圖、橫截面圖(圖1D中的1E-1E截面)以及對立面的俯視圖。
圖1G-1I分別示出一個彈簧的端視圖、側面圖以及對立端的俯視圖。
圖1J示出圖1B中的磨削工具的經過放大的端部。
圖2A示出根據本發明一替代實施例的磨削工具的一個端部的橫截面分解圖。
圖2B示出圖2A中的磨削工具處于安裝位置時的視圖。
圖2C-2E分別示出圖2A中的磨削軸套的端視圖、橫截面圖以及對立端的俯視圖。
圖3A示出根據本發明另一替代實施例的磨削工具的一個端部的橫截面分解圖。
圖3B示出圖3A中的磨削工具處于安裝位置時的視圖。
圖3C-3E分別示出圖3A中的磨削軸套的端視圖、橫截面圖以及對立端的俯視圖。
發明的詳細描述如下將結合圖1A-1J描述根據本發明的用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具10。該工具包括一個磨削主軸11、一個轉頭或沖洗頭12、一個減震裝置13、一個安裝裝置或彈簧3以及一個磨削軸套15。
磨削主軸11的上端部用來可旋轉地安裝在一個未示出的并為EP-B-734306專利所述類型的磨頭上，該專利的內容將在本說明書中進行參考。該磨頭由此可與一例如為電動機的動力源相連，并能垂直地即向下和向上移動位置。該磨頭包括一個靜止的外殼。上述磨削主軸11可通過在磨削主軸縱向上沿軸向間隔放置的滾柱軸承而在主軸箱的一個孔內樞軸旋轉。該磨削主軸從外殼伸出的端部支承著一個沖洗頭12。該沖洗頭12設有一個或幾個開口，用來接納一個軟管，其用來引導從一個合適的介質源輸出的介質。將這些軟管連接至介質源可以防止在磨削主軸11旋轉時沖洗頭的一部分也發生旋轉。沖洗頭12包括兩個包圍著磨削主軸11的密封套管。該磨削主軸用來在磨削時相對球齒進行擺動。磨削主軸的前端部包括一個圓柱形中心凹進部分27，而一個中央沖洗槽28的末端部分即為該凹進部分。該凹進部分27基本相對旋轉軸20對稱，并包括一個圓柱形壁29和一個底面30。凹進部分27的直徑為D4。其底面30基本為平面并與軸20垂直。一個徑向延伸的孔32穿過壁30而延伸至主軸的外殼表面31。一個軸向槽33從上述孔中沿著壁29軸向向前延伸，直至主軸11的自由端面34。該主軸最后可以在表面29上設有一個圓周槽，以便接納一個O形環進行徑向減震，具體如圖1J右方所述。
上述減震裝置包括一個由塑料或橡膠制成的圓形墊圈13。該墊圈具有兩個平行面式的側面以及一個中心孔。彈簧14，主要顯示在圖1G-1I，是一個螺旋彈簧，并由約為1mm的緊密繞制并且最好為不銹鋼的金屬絲制成。該彈簧14在所述實施例中大約為4.5向左旋轉的圈數，其兩端35、36具有不同的外形。其中一端35放置在一個由彈簧形成的虛構圓柱形管內，而另一端36突出在該管的外部并與軸20垂直。從所述端36看去，彈簧被沿著與主軸在磨削時的旋轉方向R相反的方向繞制。該彈簧的內部直徑為D5，比如為11mm，其外部直徑為D6。
根據本發明的磨削軸套15主要參見圖1D-1F，包括一個桿部16、磨損部分17、以及連接桿部16和磨損部分17的第一中間部分18和第二中間部分19。所有這些部分16-19都是圓柱形而沒有傳動槽，并且都具有一個基本類似的軸向延伸部。桿部16和中間部分18、19最好制成單件式部件。桿部16具有一個圓柱形柄面37，該柄面37最好經過一個進入斜面而連接至平坦的后表面23，該后表面23基本垂直于軸20而一個最好在中心的沖洗槽24的末端即為該背面23。磨損部分17最好以直接燒結或通過錐面進行銅焊等合適的方式與第一中間部分18相連，這樣就為焊接方法提供了方便。在本發明的范圍內，同樣可能使磨損部分17和第一中間部分18制成單件式部件。磨削軸套15相對其縱向中心軸或旋轉軸20對稱旋轉，因此該軸套可用作順時針方向和逆時針方向的磨削。桿部16的直徑為D1，第二中間部分19的直徑為D2，第一中間部分18和磨損部分17的直徑為D3。這些直徑滿足如下條件D2＜D1＜D3。或者D3可以小于D2。在桿部16和第二中間部分19之間的過渡部分形成有一個肩部21。該肩部21為平面并且基本垂直于軸20。當球齒具有彈道式自由端時，磨損部分15的前端具有一個彈道式部位形狀的凹進部分22。然而，如果球齒具有錐形或球形自由端時，上述凹進部分自然具有相應的形狀。該凹進部分22用來與被磨削的球齒自由端接合并且配合。球齒通常由硬質合金制成，因此凹進部分22為一種磨料，最好是金剛石的結合混合料。如果磨損部分15與第一中間部分18為單件式部件，即如果磨損部分坯件由鋼制成，那么適于利用電鍍或其它合適方式在磨損部分坯件上涂敷一層金剛石。磨損部分15具有兩個軸向延伸、與軸20平行但間隔放置的沖洗槽25、26。每個沖洗槽25、26從磨損部分的后側沿軸向向前延伸，延伸末端至少在上述凹進部分22內。沖洗槽25、26的末端最好在沿徑向位于凹進部分22外部的一個部位上。每個沖洗槽25、26具有矩形的基本形狀，其短的兩邊基本平行于中央軸20，而長的兩邊相互平行。一個長邊的延長虛線并不與相對立的槽相交。沖洗槽的徑向內部或短邊26與中心軸沿徑向相隔。通過磨削軸套的這種設計，球齒能被磨削成不在其頂部留下一個瘤或突起，這樣就使球齒在鉆孔過程中減少了過早折斷的危險。另外，因為槽25、26在磨削過程不會被磨削殘屑所阻塞，所以能夠獲得持續流動的沖洗介質。
上述磨削工具10以如下方式作用，主要參見圖1J，其中應當理解磨削主軸11和轉頭12已經彼此組裝在一起并與磨頭相互組裝在一起。墊圈13被推進主軸的凹進部分27內，以便能使其一個側面緊靠住凹進部分的底面30。隨后彈簧14被推進凹進部分內，以便首先使彈簧的端部35進入，接著是彈簧另一端36被沿著徑向彈性向內推動從而進入槽33內。該槽引導端部36，以便在彈簧被進一步進入上述凹進部分時使其能彈回孔32內。通過端部36和孔32的相互配合，墊圈和彈簧都能被固定而不會從凹進部分中掉出。彈簧的外部直徑D6適于略小于凹進部分27的直徑D4。隨后磨削軸套與軸20對齊，以便使直徑例如為11.5mm的桿部16能朝著彈簧14插入。大約在桿部自由端緊靠彈簧軸向前部的同時，軸套的第二中間部分19也接合住凹進部分的壁29。即直徑D1大約等于直徑D4以便實現滑動配合。通過進一步向內推動磨削軸套，桿部將進入彈簧，由于直徑D2和D5之間約相差0.5mm，彈簧適合于桿部的直徑，因此磨削軸套能被推進凹進部分，直至軸套的端面23緊靠住底面30。在該位置時在端面34和磨削軸套之間經常有一間隙，這樣震動能在墊圈內耗盡。為了進一步方便安裝以及減小彈簧上的張力，在桿部插入彈簧期間，使軸套旋轉一定角度或者旋轉至少半圈。該軸套隨后以繞制彈簧的相反方向旋轉，以便增加彈簧的直徑D5，使插入變得容易。如果軸套以繞制彈簧的同一方向旋轉，彈簧將會擠壓桿部，從而不能完成插入操作。這個現象完全依靠于彈簧的自由端以及被固定得不能旋轉的另一端，這樣彈簧和桿部之間的摩擦會根據旋轉方向增大或減小。這個現象隨后能在磨削過程中用來驅動磨削軸套。彈簧的繞制決定了工具以哪個方向驅動磨削軸套。盡管實施例顯示一個左旋的螺旋彈簧。而右旋的螺旋彈簧同樣經常使用。通過將彈簧的軸向前端36沿軸向固定在孔32內，彈簧的塑性變形在一松開軸套時即被抵消，這是由于彈簧的螺紋圈在完全收回時相互抵靠而不會轉動磨削軸套，因此不能增大螺距。磨削軸套隨后相對需被磨削的球齒而被調整到一個合適的位置處，即圖1C中磨損部分17與球齒38相接合的位置處。磨削軸套15隨后以工作方向R旋轉，以便進行磨削球齒的操作。在桿部16和彈簧之間的摩擦由于主軸的加速而增加。在沖洗磨削工具期間，因為彈簧將在凹進部分27內發生一些傾斜由此楔牢桿部，所以軸套10盡管缺少球齒的軸向支承仍不會發生脫離。在利用浸透有油或肥皂的彈簧所進行的實驗中，軸套在沒有上述相對運動的幫助下一直不能變得松動。磨削軸套能用一個人員進行安裝和拆卸。
在松動磨削軸套時，除了軸套以安裝方向的相同方向相對旋轉外，拆卸程序基本相反。彈簧和墊圈將保持在凹進部分內，直至它們磨損到必須更換。
圖2A-2E示出根據本發明的磨削工具10’的一替代實施例，其中具有根據上述實施例所指引的標號。該實施例與上述實施例的不同點在于磨削軸套15’通過軸套上的錐形配合表面、墊圈13’和磨削主軸11’來引導。墊圈13’使得磨削巖石鉆頭的球齒時從磨削軸套傳遞到磨削主軸的震動最小化，并實現高效密封，從而使磨料不會進入凹進部分。
在上述實施例中張開彈簧以便接納磨削軸套，而在隨后的實施例中彈簧是通過收縮來接納磨削軸套的。
圖3A-3E示出根據本發明的磨削工具10”的另一替代實施例。該實施例與上述第一實施例的不同點在于磨削軸套15”的桿部16”包括一個用于接納墊圈13”和磨削主軸11”突出自由端的中心凹進部分。所述自由端或突出物支承著彈簧14”，而彈簧的軸向前端36”徑向向內，以便與主軸11”的一個孔32”相配合。該實施例主要用于磨削較小的球齒，在此硬質合金球齒周圍的空間受到鄰近球齒的限制，其中設置在軸套和主軸之間的接合可以不必考慮磨削端的尺寸。
這樣，本發明涉及用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具、磨削軸套、磨削主軸、以及用于在磨削主軸上安裝磨削軸套的方法。其中提到了相對于已有技術的若干優點。例如，磨削工具能被快速安裝或拆卸，具有最少部件以及需要幾個簡單的手工操作；該磨削工具能僅利用一個人員即可進行安裝或拆卸；以及所制成的該磨削工具能達到當施加更大的力矩時，磨削軸套的桿部能被更穩固地固定。
權利要求
1.一種用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具，包括一個可旋轉的磨削主軸(11-11”)、一個磨削軸套(15-15”)和一個接合上述主軸和軸套的緊固裝置(14-14”)，其中上述主軸和軸套包括相互配合的凹進和突出部件(27-27”，16-16”)，所述磨削工具(10-10”)具有一個工作方向(R)，所述磨削工具具有一個設置在磨削主軸和磨削軸套之間的減震裝置(13-13”)，其特征在于緊固裝置(14-14”)沿軸向基本牢固地連接在磨削主軸(11-11”)上，該緊固裝置是用來允許磨削軸套(15-15”)大致僅在磨削工具(10-10”)的工作方向(R)上相對磨削主軸(11-11”)旋轉，磨削軸套(15-15”)包括一個完全對稱旋轉的、圓柱形驅動表面(37-37”)。
2.根據權利要求1所述的磨削工具，其特征在于，上述磨削軸套(15-15”)沿同一方向進行相對旋轉，而不論該磨削軸套是被安裝或拆卸。
3.根據權利要求1或2所述的磨削工具，其特征在于，上述緊固裝置由一個彈簧(14-14”)制成，該彈簧形成相對磨削主軸(11-11”)驅動磨削軸套(15-15”)的唯一裝置。
4.根據權利要求3所述的磨削工具，其特征在于，上述彈簧(14-14”)用來通過張開或收縮來支承磨削軸套，彈簧(14-14”)的一端(36-36”)被軸向固定，而另一端(35)為自由端，彈簧(14-14”)包圍住或者被桿部的一個表面(37-37”)所包圍。
5.一種使用在根據權利要求1所述、用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具中的磨削軸套，該磨削軸套具有一個主體，包括一個前部磨損部分(17)和一個后桿部(16-16”)，該桿部包括一個沖洗槽(24)，其特征在于，磨削軸套(15-15”)包括一個完全對稱旋轉的、圓柱形表面(37-37”)，其用作相對可旋轉磨削主軸(11-11”)驅動磨削軸套(15-15”)的唯一裝置。
6.根據權利要求5所述的磨削軸套，其特征在于，上述磨削軸套(15-15”)包括一個桿部(16-16”)、磨損部分(17)、以及至少一個連接上述桿部和磨損部分的中間部分(18，19)，沖洗槽(24)連接到磨削部件中偏心放置的沖洗槽(25、26)上。
7.一種使用在根據權利要求1所述、用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具中的磨削主軸，在其一端具有一個細長主體，用來提供一個通過緊固裝置(14-14”)與一個磨削軸套相配合的凹進部分(27；27’)或突起(27”)，該磨削主軸具有一個工作方向(R)以及一個沖洗槽(28)，該磨削主軸(11-11”)用來靠在一個減震裝置(13-13”)上，其特征在于，緊固裝置(14-14”)沿軸向基本牢固地連接在磨削主軸(11-11”)上，該緊固裝置用來允許磨削軸套(15-15”)大致僅在磨削工具(10-10”)的工作方向(R)上相對磨削主軸(11-11”)旋轉。
8.根據權利要求7所述的磨削主軸，其特征在于，上述緊固裝置(14-14”)是用來實現在同一方向上的相對旋轉，而不論該磨削軸套是被安裝或拆卸。
9.根據權利要求7或8所述的磨削主軸，其特征在于，上述緊固裝置由一個彈簧(14-14”)制成，該彈簧是用于相對磨削主軸(11-11”)驅動磨削軸套(15-15”)的唯一裝置。
10.根據權利要求9所述的磨削主軸，其特征在于，上述彈簧(14-14”)用來通過張開或收縮來支承磨削軸套，彈簧(14-14”)的一端(36-36”)被軸向固定，而另一端(35)為自由端，彈簧(14-14”)被凹進部分(27-27”)包圍住或者包圍住一個突起(27”)。
11.一種在磨削主軸上安裝磨削軸套以便磨削巖石鉆頭上球齒的方法，該磨削主軸(11-11”)包括一個細長主體，在其一端設有一個凹進部分(27-27’)或一個突起(27”)； 磨削軸套(15-15”)具有一個主體和一個沖洗槽(24)，其中主體包括一個前部磨損部分(17)和一個后桿部(16-16”)，其中一個緊固裝置(14-14”)用來將磨削軸套支承到磨削主軸上，其特征在于，該方法包括如下步驟A)布置一個磨削軸套(15-15”)，使其具有一個完全對稱旋轉的、圓柱形驅動表面(37-37”)；B)將一個減震裝置(13-13”)定位在磨削主軸的凹進部分內或磨削軸套內；C)將緊固裝置(14-14”)沿軸向固定在磨削主軸(11-11”)上，以便使該緊固裝置允許磨削軸套(15-15”)大致僅在磨削工具(10-10”)的工作方向(R)上相對磨削主軸(11-11”)旋轉；D)將磨削軸套(15-15”)對準磨削主軸(11-11”)；E)在緊固裝置(14-14”)受到彈性作用的同時將磨削軸套(15-15”)引導到磨削主軸(11-11”)上，直至磨削軸套到達磨削主軸底部。
全文摘要
本發明涉及一種用于磨削巖石鉆頭上球齒的磨削工具、磨削軸套、磨削主軸、以及用于在磨削主軸上安裝磨削軸套的方法。該工具包括一個可旋轉的磨削主軸(11)、一個具有若干沖洗槽的磨削軸套(15)和一個接合上述主軸和軸套的彈簧(14),其中磨削主軸(11)和磨削軸套包括相互配合的凹進(27)和突出部件(16)。該磨削工具(10)具有一個工作方向(R),彈簧(14)的一端(36)沿軸向基本牢固地連接在磨削主軸(11)上,該彈簧用來允許磨削軸套(15)大致僅在磨削工具(10)的工作方向(R)上相對磨削主軸(11)旋轉,磨削軸套(15)包括一個完全對稱旋轉并用作唯一驅動裝置的圓柱形表面(37)。
文檔編號B24D7/10GK1337897SQ0080300
公開日2002年2月27日 申請日期2000年2月1日 優先權日1999年2月12日
發明者阿爾內·貝里奎斯特, 約蘭·林德格倫 申請人:桑德維克公司