專利名稱：用于巖石鉆頭的刀頭的研磨件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)用作研磨硬質(zhì)合金嵌件的研磨杯或鉆頭(沖擊或旋轉(zhuǎn))的工作頭、隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM，tunnel boring machine)刀具、升孔機(jī)(RBM，raised bore machine)刀具的裝置，并且更具體地，但不是排它的，用于研磨外頭或刀具的碳化鎢切削齒或刀頭。
背景技術(shù)：
在鉆探工作中，鉆頭或刀具上的切削齒(刀頭)在連續(xù)使用后變平(磨損)。鉆頭或刀具的日常維護(hù)是通過重新研磨(磨快)刀頭使它們恢復(fù)到其原有的輪廓，這延長了鉆頭/刀具的壽命，加速了鉆探并減小了鉆探成本。當(dāng)?shù)额^的磨損達(dá)到刀頭直徑的最佳1/3到最大1/2時，需要進(jìn)行重新研磨。
對于研磨刀頭、鉆頭/刀具，不同類型的手動或半自動研磨機(jī)是公知的(參見，例如，美國專利5193312，5070654)。在傳統(tǒng)類型的機(jī)械中，具有所需外形的研磨杯以高速旋轉(zhuǎn)，通常是15000到25000RPM，研磨碳化物刀頭和鉆頭/刀具包圍刀頭底部的表面，使刀頭完全恢復(fù)到其原有的外形，以便高效地鉆探。
傳統(tǒng)上，研磨杯包括具有頂和底表面的圓柱主體。底面或工作面包括金剛石/金屬胎體，具有中心上凸的凹陷，凹陷具有被研磨刀頭所需的外形。凹陷周圍的邊緣，例如通過斜切，可以適合于從刀頭底部周圍的鉆頭表面上去除鋼。
水和/或空氣，以及可以選擇某些形式的切削油，在研磨過程中供應(yīng)到研磨表面，用于沖洗和冷卻刀頭表面。
研磨杯具有不同的尺寸和外形，以便匹配鉆頭或刀具上的刀頭的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和外形。通常，刀頭直徑從6mm變化到26mm。
將研磨杯連接和在研磨機(jī)上有幾種不同的方法。傳統(tǒng)上，將研磨杯夾持在研磨機(jī)上是將研磨杯頂面上突出的垂直中空柄插入可拆卸地安裝工具的夾頭中。為了將研磨杯插入夾頭中，保持在夾頭中以及從夾頭中卸下，需要特殊的工具，例如夾頭搬手、螺母和套爪。
為了避免對夾頭搬手等的需求，開發(fā)了在研磨杯上使用臺肩驅(qū)動。研磨機(jī)中空驅(qū)動軸自由端上的徑向延伸的凹槽，與研磨杯頂面附近的臺肩或凸輪機(jī)構(gòu)共同作用。研磨杯的柄插入中空驅(qū)動軸中，并可以通過一個或多個O形圈保持在其位置上，O形圈或者位于驅(qū)動軸內(nèi)壁的槽中，或者位于研磨杯的柄上。參見，例如，瑞典專利B460584和美國專利5527206。
臺肩驅(qū)動的另外例子參見，例如，加拿大專利2136998。將研磨杯的柄的自由端加工，用于在柄上形成平的驅(qū)動表面，柄插入輸出驅(qū)動軸的通道中的對應(yīng)驅(qū)動部分中，而此輸出驅(qū)動軸是用于插入柄的。研磨杯保持在其位置上是通過彈性偏壓套管，彈性偏壓套管將裝在輸出驅(qū)動軸的壁中的球壓入到研磨杯的柄的環(huán)形槽中。
其它的創(chuàng)新參見美國專利5639273和美國專利5727994。在這些專利中，垂直柄被替換成中心具有空腔，空腔位于研磨杯頂面中。空腔的形狀和尺寸允許研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸插入空腔中。
某些制造商為了提供與其它制造商的研磨機(jī)兼容的研磨杯，提供了將他們的研磨杯連接到競爭者研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的適配器。
盡管存在將研磨杯連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的方法，但重要的是優(yōu)化研磨杯的工作穩(wěn)定性。缺乏工作穩(wěn)定性常常造成研磨過程中的振動和共振。振動和/或共振也直接造成研磨設(shè)備所有運動零件的磨損率增大，例如軸承、接頭等，并可能干擾研磨設(shè)備的工作控制電路內(nèi)的設(shè)定。另外，缺乏工作穩(wěn)定性造成輸出驅(qū)動軸(轉(zhuǎn)子)和研磨杯的所有關(guān)鍵驅(qū)動/接觸表面的磨損增大，這些表面在運行過程中為研磨杯和/或適配器與電機(jī)之間提供一致的和恰當(dāng)?shù)膶R。工作不穩(wěn)定以及相關(guān)的振動和/或共振，是破壞研磨杯研磨部分中的優(yōu)選空腔內(nèi)建外形的主要因素。這直接造成破壞恢復(fù)的刀頭的外形。凈作用是根本上損失所用鉆頭或刀具的理想綜合鉆進(jìn)性能。
傳統(tǒng)上，研磨杯的制造首先是通過機(jī)加工、鑄造、鍛造等形成主體部分的坯料。所需要的是，加工不同的坯料用于每種尺寸的被研磨刀頭以及用于將研磨杯裝到研磨機(jī)的不同方法。這導(dǎo)致制造成本高，以及制造用于覆蓋尺寸、形狀和連接方法所有范圍的研磨杯的零件的大量庫存。接著，將坯料壓入含有熱金剛石/金屬混合物的模具中。坯料的底面被加熱并結(jié)合到金剛石/金屬胎體上。將金剛石/金屬胎體加熱并結(jié)合到坯料上的幾種方法是公知的。另外，可以將金剛石/金屬胎體形成研磨部分，接著可以通過熱配合和/或使用粘結(jié)劑或焊料結(jié)合到坯料上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是使零件標(biāo)準(zhǔn)化，而不管被研磨的刀頭尺寸或連接方法如何，從而減小制造成本。根據(jù)本發(fā)明，標(biāo)準(zhǔn)化零件可以以非常大的數(shù)量生產(chǎn)，并且用于組裝研磨杯。
本發(fā)明的另一個目的是提供標(biāo)準(zhǔn)化研磨件，用于被研磨的每種尺寸和形狀的刀頭，所述標(biāo)準(zhǔn)化研磨件可以定制地連接到不同的或重復(fù)使用的驅(qū)動裝置上。
本發(fā)明的再一個目的是減小對工作穩(wěn)定性的負(fù)面影響，減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)中的驅(qū)動/接觸表面的磨損/破壞、材料的磨損/破壞和/或變形，以及研磨設(shè)備其它可能相關(guān)的磨損/破壞，而這些是由振動和/或共振引起。
本發(fā)明的又一個目的是提高工作穩(wěn)定性，這是通過優(yōu)化/協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)子和研磨杯，或者研磨杯和適配器，或者適配器和轉(zhuǎn)子之間在運行過程中傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力。
本發(fā)明的又一個目的是優(yōu)化研磨件與驅(qū)動連接件之間的定位。
因此，本發(fā)明提供一種連接到驅(qū)動連接件的研磨件，用于研磨硬質(zhì)合金嵌件或鉆頭(沖擊或旋轉(zhuǎn))的工作頭、隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)刀具和升孔機(jī)(RBM)刀具，將它們完全恢復(fù)到其原始外形。所述研磨件具有(a)具有頂和底表面的研磨部分，在所述研磨部分的底面中形成的位于中心的上凸凹陷具有被研磨的所需外形；(b)與所述研磨部分的頂面相鄰的支撐部分；以及(c)將研磨件連接到驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)，其中研磨件在磨損后可以從驅(qū)動連接件上卸下。
在優(yōu)選實施例中，將研磨件連接到驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)包括縱向延伸的短柱，所述短柱適于插入所述驅(qū)動連接件的相應(yīng)凹陷中。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種驅(qū)動連接件，所述驅(qū)動連接件具有適于連接研磨件的第一部分以及適于可拆卸地連接研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的第二部分。第二部分包括驅(qū)動部分和支撐部分，并且優(yōu)選地具有配合表面，所述配合表面的尺寸和形狀完全匹配研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的接觸區(qū)，或者將所述驅(qū)動連接件連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的任何適配器的接觸區(qū)。
下面將描述本發(fā)明的其它特征，或者從下面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。


為了更清楚地理解本發(fā)明，下面將參考附圖，以例證的形式詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的研磨件和利用臺肩驅(qū)動的驅(qū)動連接件的一個實施例的側(cè)視圖，其中部分剖開；圖2是根據(jù)本發(fā)明的研磨件和利用六角驅(qū)動的另一個驅(qū)動連接件的一個實施例的側(cè)視圖，其中部分剖開。
具體實施例方式
圖1表示的本發(fā)明具有利用臺肩驅(qū)動的研磨杯，但也可以應(yīng)用于研磨杯上的其它類型驅(qū)動裝置。
參看圖1，根據(jù)本發(fā)明的研磨杯的一個實施例，一般地表示為1。研磨杯1是為了應(yīng)用于一種研磨機(jī)，這種研磨機(jī)的類型是在研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的自由端具有徑向延伸槽的槽，從而與研磨杯頂面附近的臺肩或凸輪機(jī)構(gòu)協(xié)同工作，這種機(jī)構(gòu)如美國專利5527206中描述的。
研磨杯1由兩個明顯不同的零件構(gòu)成研磨件2和驅(qū)動連接件3。研磨件2具有研磨部分4，研磨部分4由能夠研磨硬質(zhì)合金嵌件刀頭的材料制成。在優(yōu)選的實施例中，研磨部分4由金屬和金剛石混合物制成。研磨部分4的底面6的周邊邊緣5，優(yōu)選的是傾斜的，以便于在研磨過程中從刀頭底部周圍的鉆頭表面上去除鋼。在研磨過程中或者在此之前或者在此之后，從刀頭底部周圍的鉆頭表面上去除鋼的其它方法是公知的，包括使用單獨的工具達(dá)到此目的，在周邊使用磨擦花鍵或拉刀痕跡或者改變周邊邊緣的角度。處于中心的上凸凹陷7形成在底面6上，具有用于研磨刀頭所需的尺寸和外形。
優(yōu)選地，與研磨部分4的頂面8相結(jié)合并與之鄰近的是支撐部分9，其底面10結(jié)合在研磨部分4的頂面8上。將研磨部分4的金剛石/金屬胎體加熱并結(jié)合到支撐部分9上的幾種方法是公知的。支撐部分9包括金屬部分11，它是機(jī)加工的、鍛造的或鑄造的。支撐部分9的金屬部分11可以在其裝到金剛石/金屬研磨部分4上之前或之后進(jìn)行加工。雖然部分11在優(yōu)選的實施例中是由金屬制成的，但本發(fā)明可以包括使用非金屬材料或非金屬材料與金屬材料的復(fù)合材料形成支撐部分9和部分11。優(yōu)選的工序在可能的程度上是在結(jié)合研磨部分4之前預(yù)加工支撐部分9。另外，研磨部分4和支撐部分9可以同時形成。在任何的情況下，某些形式的加熱后的加工是需要的，用于清潔的目的。清潔加熱后的外表面是通過將研磨部分4夾持在車床的卡盤中，并接著車去需要去掉的相關(guān)表面。此時，也可以車去適合去掉的多余材料。加熱后的加工用于去除“飛邊”以及其它的胎體材料，這些是在加熱/壓制過程中從模具中溢出的。支撐部分9的金屬部分11的厚度T應(yīng)該足以為研磨部分4提供結(jié)構(gòu)支撐。
將研磨件2連接到驅(qū)動連接件3的機(jī)構(gòu)13位于支撐部分9的頂部邊緣14上。將研磨件2連接到驅(qū)動連接件3的機(jī)構(gòu)13，可以是與支撐部分9整體形成的，并且加工成所需的結(jié)構(gòu)，或者是單獨鑄造的并裝到支撐部分9上。在圖1所示的實施例中，通過將周邊表面15到其頂部邊緣14加工成基本對應(yīng)于研磨部分4的頂面8的外形，支撐部分9的直徑相對于研磨部分4的尺寸是優(yōu)化的，用于減小研磨件2的質(zhì)量。
在圖1所示的實施例中，將研磨件2連接到驅(qū)動連接件3的機(jī)構(gòu)13，包括基本圓柱形部分16，其底部邊緣17連接和/或裝在支撐部分9的頂部邊緣14。圓柱短柱18位于圓柱部分16的頂部邊緣19的中心。短柱18是用于插入驅(qū)動連接件3的相應(yīng)空腔中，其方式是(1)將防止研磨件2相對于驅(qū)動連接件3自由地轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)；(2)將承受使用研磨杯有關(guān)的軸向、徑向、扭轉(zhuǎn)和進(jìn)給力；(3)選擇性地允許拆下研磨部分4磨損的研磨件2，并更換新的研磨件，從而允許驅(qū)動連接件的重復(fù)使用。在圖示的優(yōu)選實施例中，短柱18壓配合到驅(qū)動連接件中。另外，驅(qū)動連接件上的短柱可以插入研磨件中相應(yīng)的空腔中。其它可能的連接方法的一些例子是錐形配合、螺紋連接、粘接、釬焊、摩擦焊和銷連接。
通道20穿過研磨件2連接到研磨部分4的一個或多個出口21，允許冷卻劑，優(yōu)選的是水，選擇性地混入切削油或水/氣霧，在研磨過程中供給到刀頭表面。冷卻劑防止研磨過程中產(chǎn)生過多的熱，并且沖洗研磨過程中去除的刀頭表面材料。另外，穿過支撐部分9和機(jī)構(gòu)13的通道20的直徑可以擴(kuò)大，用于減小研磨部分的質(zhì)量。
在本發(fā)明中，無論連接研磨杯與研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的方法如何，用于任何特殊尺寸和形狀的上凸凹陷7的研磨件2是相同的。零件的標(biāo)準(zhǔn)化將減小制造成本以及所需的庫存數(shù)量。
在圖1所示實施例中，驅(qū)動連接件3表示為一個單獨的零件，通過上述公知驅(qū)動方法中的一個方法，用于連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸。圖1中的驅(qū)動連接件具有適于連接到研磨件2的第一部分22，以及適于可拆卸地連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的第二部分23。在圖示實施例的第一部分22中，第一部分22的外壁24，在圖示的實施例中基本是圓柱形，但可以是其它形狀，圍成一個凹孔25，適于接收研磨件2的短柱18。短柱18適于插入凹孔25中，從而研磨件2不能相對于驅(qū)動連接件3轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)。外壁24的底部26的尺寸和形狀，適于配合研磨件2上的機(jī)構(gòu)13的圓柱部分16的頂部邊緣19。雖然短柱18和凹孔25在圖中表示為截面是圓形的，但其它形狀也是可以的，例如橢圓形、卵形、方形、矩形、六邊形等等。如同上面提及的，使驅(qū)動連接件上的短柱插入研磨件上的凹孔，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
驅(qū)動連接件的第二部分23與第一部分的外壁24的頂部27集成在一起。第二部分23的結(jié)構(gòu)根據(jù)研磨杯想要安裝的研磨機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)而改變，無論使用的驅(qū)動系統(tǒng)如何，一般地，第二部分23將具有驅(qū)動部分和支撐部分。在圖1中，想要與驅(qū)動連接件3協(xié)同工作的驅(qū)動系統(tǒng)是臺肩驅(qū)動系統(tǒng)。在圖示實施例的驅(qū)動部分中，一般表示為28，凸輪機(jī)構(gòu)或臺肩29位于第一部分22的外壁24的頂部27。凸輪或臺肩29的尺寸，與研磨機(jī)輸出驅(qū)動軸的自由端上的徑向延伸槽配合。凸輪29具有上表面30，平行側(cè)壁31和端壁32。支撐部分，一般表示為33，包括中空垂直的垂直柄34，位于凸輪29的上表面30的中心。中空柄34用于插入研磨機(jī)輸出軸的相應(yīng)軸向凹孔中。保持機(jī)構(gòu)35是與垂直柄34一起提供的，用于在使用過程中將研磨杯固定在研磨機(jī)的輸出軸上。在圖1所示的優(yōu)選實施例中，保持機(jī)構(gòu)35是位于柄34上的一個或多個槽37中的一個或多個O形圈36?？蛇x擇的是，保持機(jī)構(gòu)也可以位于輸出驅(qū)動軸上，或者同時在研磨杯和驅(qū)動軸上的組合，它們獨立工作或者協(xié)同工作。
在圖示的實施例中，驅(qū)動部分28適于優(yōu)化驅(qū)動連接件3的配合面(凸輪29的上表面30和側(cè)壁31)與研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的相應(yīng)配合表面之間的接觸，用于減小振動，從而減小由于振動和/或共振造成的轉(zhuǎn)子磨損，以及研磨設(shè)備其它可能的相關(guān)磨損，并且通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，以及減小對工作穩(wěn)定性的負(fù)面影響，減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)中的驅(qū)動/接觸表面的磨損/破壞、材料的磨損/破壞和/或變形。
在圖示的實施例中，凸輪機(jī)構(gòu)或臺肩29的尺寸和形狀，使所述凸輪或臺肩的配合表面得到優(yōu)化，并與研磨機(jī)輸出軸上的槽的相應(yīng)配合表面匹配。另外，優(yōu)選地，凸輪或臺肩29的長度、寬度和深度，與研磨機(jī)輸出驅(qū)動軸的自由端的徑向延伸槽完全相同。這優(yōu)化驅(qū)動軸上的槽的壁與凸輪29的上表面30和側(cè)壁32之間的接觸區(qū)，導(dǎo)致振動和轉(zhuǎn)子磨損減小，以及減小振動和/或共振造成的研磨設(shè)備的其它可能的相關(guān)磨損。通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，減小振動還提高工作穩(wěn)定性，減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)中的驅(qū)動/接觸表面的磨損/破壞、材料的磨損/破壞和/或變形。另外，徹底減小振動和/或共振，使研磨部分的空腔的優(yōu)選內(nèi)建外形的破壞減小到最低程度。
為了優(yōu)化和協(xié)調(diào)不同載荷，如扭轉(zhuǎn)載荷，并使工作載荷，如徑向和軸向載荷，在研磨杯的不同尺寸和外形的范圍內(nèi)，凸輪或臺肩的尺寸，可以與輸出驅(qū)動軸自由端的徑向延伸槽不同，或者如果使用適配器，與適配器尺寸不同。
上述提及的、優(yōu)化驅(qū)動軸和研磨杯之間的接觸面積并且標(biāo)準(zhǔn)化零件的方法，無論在哪里實施，不管被研磨的刀頭的尺寸如何，將減小制造成本。另外，這導(dǎo)致振動小，從而減小轉(zhuǎn)子磨損，以及減小振動和/或共振造成的研磨設(shè)備的其它可能的相關(guān)磨損。并通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，減小對工作穩(wěn)定性的負(fù)面影響，減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)中的驅(qū)動/接觸表面的磨損/破壞、材料的磨損/破壞和/或變形。另外，將研磨部分的空腔的優(yōu)選內(nèi)建外形的破壞減小到最低程度?？紤]到研磨杯的尺寸，選擇的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，制造成本，建造用的材料，產(chǎn)品識別所需的區(qū)域以及必需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和/或支撐本發(fā)明的實施。
用于達(dá)到進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，簡化制造，降低成本和庫存最小化的另外制造方法，在本發(fā)明的范圍內(nèi)。當(dāng)前與一個或多個零件或制造過程不兼容的另外的材料(金屬的和非金屬的，或者二者的復(fù)合)和過程可以使用。例如，黃銅通常不兼容很多形式的燒結(jié)等等，因為它不能吸收在研磨部分的金剛石胎體內(nèi)產(chǎn)生好的結(jié)合所需的熱量。用黃銅制作單獨的驅(qū)動連接件并連接研磨件，后加熱，將使之成為可能。對于加工完的研磨杯，熱處理驅(qū)動連接件將是不可行的，但對于可重復(fù)使用的，使用者可以在操作上獲益以及節(jié)省成本。非金屬材料，如塑料，聚合物或彈性體材料以及類似的材料，可以應(yīng)用于研磨件與驅(qū)動連接件和/或驅(qū)動連接件與輸出驅(qū)動軸或適配器之間的配對表面?？梢赃x擇非金屬材料，用于提供耐磨性，提供抗振性，或者當(dāng)存在灰塵時允許配對表面更加寬松，潛在地減小了配對部分內(nèi)的問題。同樣地，研磨件和驅(qū)動連接件的零件，可以由金屬或非金屬材料或二者的復(fù)合材料制作，以便滿足使用其它的制造方法，如注射成形、鑄造、粉末冶金等，使一些零件處于較低成本。
由于根據(jù)本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)化的驅(qū)動連接件可以批量生產(chǎn)，高精度、低成本等優(yōu)點，通過可以用于制造這種零件的加工設(shè)備的分類，是可能實現(xiàn)的。通過制造更高精度的標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動連接件，因為很少溢出等因素，將導(dǎo)致更好的動平衡等等。根據(jù)本發(fā)明，任何其它能標(biāo)準(zhǔn)化的零件，可以較大規(guī)模地制造，接著用于組裝研磨杯。
圖2表示研磨杯300，是由兩個零件形成的研磨件和驅(qū)動連接件，驅(qū)動連接件利用美國專利5727994中描述的六角驅(qū)動系統(tǒng)連接到研磨機(jī)。研磨件2與圖1所述的相同。驅(qū)動連接件在圖2所示的實施例中一般表示為303，具有適于連接研磨件2的第一部分322以及適于可拆卸地連接研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的第二部分323。在圖示實施例的第一部分322中，第一部分322的外壁324圍成一個凹孔325，適于接收研磨件2的短柱18。短柱18適于插入凹孔325中，從而研磨件2不能相對于驅(qū)動連接件303轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)。外壁324的底部326的尺寸和形狀，適于配合研磨件2上的機(jī)構(gòu)13的圓柱部分16的頂部邊緣19。另外，驅(qū)動連接件的短柱可以插入硬座件的相應(yīng)空腔中。其它可能的連接方法是錐形配合、螺紋連接、粘接、釬焊、摩擦焊和銷連接。
驅(qū)動連接件303的第二部分323與第一部分的外壁324的頂部327集成在一起。第二部分323的結(jié)構(gòu)根據(jù)研磨杯想要安裝的研磨機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)而改變。無論使用的驅(qū)動系統(tǒng)如何，一般地，第二部分323將具有驅(qū)動部分和支撐部分。在圖2中，如上所述，想要與驅(qū)動連接件303協(xié)同工作的驅(qū)動系統(tǒng)是六角驅(qū)動系統(tǒng)。在圖示實施例的驅(qū)動部分中，一般表示為328，是用于與研磨機(jī)的輸出軸協(xié)同工作。在圖2所示的實施例中，第二部分323具有外壁304，外壁304圍成處于中心的空腔315，空腔315在外壁304的頂部305是開口的?？涨?15的形狀和尺寸，在研磨工作期間允許驅(qū)動連接件303可拆卸地連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸上并且旋轉(zhuǎn)。輸出驅(qū)動軸的末端部分適于插入相應(yīng)尺寸的、處于中心的空腔315。輸出驅(qū)動軸適于驅(qū)動地配合空腔315。在圖示的優(yōu)選實施例中，第二部分323的空腔315的頂部316適于圍成驅(qū)動部分328。在圖示的實施例中，驅(qū)動部分328加工成六角形截面，對應(yīng)于研磨機(jī)輸出軸的相應(yīng)驅(qū)動部分的形狀。驅(qū)動部分328可以利用機(jī)加工以外其它方法形成。為了支撐研磨杯并將振動在研磨杯上產(chǎn)生的軸向邊緣載荷減小到最低程度，輸出驅(qū)動軸的自由端適于自由地插入驅(qū)動連接件303的第二部分323中的空腔315的底部317。在圖示的實施例中，輸出驅(qū)動軸的自由端和空腔315的底部317都是圓形截面，其直徑略小于六角驅(qū)動部分328。其它的結(jié)構(gòu)也是可以的，例如，空腔的支撐部分可以在位于空腔底部的驅(qū)動部分上方，或者驅(qū)動部分可以位于兩個支撐部分的中間。
保持機(jī)構(gòu)可以位于輸出驅(qū)動軸上，或者在空腔315中，或者二者的組合，用于可拆卸地保持研磨杯，從而研磨杯在使用過程中不會飛掉，但使用之后仍可以容易地拆卸或更換。如上所述，將驅(qū)動連接件連接和保持在輸出驅(qū)動軸上的特殊機(jī)構(gòu)可以改變，以便匹配先前技術(shù)中公知的任何存在的驅(qū)動系統(tǒng)，或者匹配開發(fā)的任何新標(biāo)準(zhǔn)化的或定制的驅(qū)動系統(tǒng)。例如，在圖2所示的實施例中，在空腔315的壁319中有槽318，其中裝有O形圈320。O形圈320與輸出驅(qū)動軸的外表面協(xié)同工作，在使用過程中幫助將研磨杯保持在其位置上，并且減小振動和共振。輸出驅(qū)動軸上的另外O形圈與空腔315的底部317的壁319和O形圈320協(xié)同工作，在使用過程中將研磨杯保持在其位置上。這些槽和O形圈是配合點，其作用是優(yōu)化適配器與輸出驅(qū)動軸之間的載荷傳遞。
在圖示的實施例中，驅(qū)動連接件303適于優(yōu)化配合或研磨杯驅(qū)動部分328的驅(qū)動表面與輸出驅(qū)動軸的相應(yīng)接觸表面，用以減小振動，從而減小轉(zhuǎn)子磨損，以及振動和/或共振引起的研磨設(shè)備的其它可能的相關(guān)磨損，并通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，提高工作穩(wěn)定性。通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，減小振動也提高工作穩(wěn)定性，減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)中的驅(qū)動/接觸表面的磨損/破壞、材料的磨損/破壞和/或變形。另外，明顯減小振動和/或共振，將研磨部分的空腔的優(yōu)選內(nèi)建外形的破壞減小到最低程度。
為了通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，進(jìn)一步減小振動并提高工作穩(wěn)定性，減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)中的驅(qū)動/接觸表面的磨損/破壞、材料的磨損/破壞和/或變形，也可以使用重量較輕的材料，例如金屬或非金屬材料，用于研磨件或驅(qū)動連接件，或用于形成部分驅(qū)動機(jī)構(gòu)或保持機(jī)構(gòu)。非金屬材料，如塑料、聚合物或彈性材料以及類似的材料，可以用于驅(qū)動件與驅(qū)動連接件和/或驅(qū)動連接件與輸出驅(qū)動軸或適配器之間的配對表面?？梢赃x擇非金屬材料，用于提供耐磨性，提供抗振性，或者當(dāng)存在灰塵時允許配對表面更加寬松，潛在地減小了配對部分內(nèi)的問題。同樣地，研磨件和驅(qū)動連接件的零件，可以由金屬或非金屬材料或二者的復(fù)合材料制作，以便滿足使用其它的制造方法，如注射成形、鑄造、粉末冶金等，使一些零件處于較低成本。
本發(fā)明的研磨杯，通過標(biāo)準(zhǔn)化零件以及減小現(xiàn)存的庫存，用于減小制造成本。但是本發(fā)明還具有很多的特征，這表現(xiàn)在(1)優(yōu)化驅(qū)動裝置的驅(qū)動表面，防止不均勻磨損并進(jìn)一步減小振動，優(yōu)化研磨杯驅(qū)動裝置的驅(qū)動和/或接觸表面以及相應(yīng)的研磨機(jī)轉(zhuǎn)子/適配器的驅(qū)動和/或接觸表面，防止不均勻磨損并進(jìn)一步減小振動；(2)減小驅(qū)動和/或接觸區(qū)的磨損/破壞和/或材料變形；(3)通過優(yōu)化和協(xié)調(diào)運行過程中轉(zhuǎn)子與研磨杯之間傳遞的力，包括扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))力、軸向(進(jìn)給)力和徑向(改變邊緣載荷)力，提高工作穩(wěn)定性；(4)當(dāng)研磨杯和轉(zhuǎn)子配合時，使操作者觸及尖銳和/或突出特征的機(jī)會減小到最低程度；(5)使所有接觸表面成流線型/協(xié)調(diào)，包括研磨杯與轉(zhuǎn)子/適配器之間過渡點的組合外部幾何形狀；以及(6)通過減小研磨杯的外部和內(nèi)部外形以及/或者使用重量較輕的材料，減小研磨杯的質(zhì)量。
雖然已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例和某些可能的修改，但本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，本發(fā)明允許結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)的進(jìn)一步修改。例如，研磨杯可以包括適配器，用于將一種驅(qū)動系統(tǒng)的研磨杯連接到不同驅(qū)動系統(tǒng)的輸出驅(qū)動軸上。作為另一種形成研磨杯，用于使用公知的驅(qū)動系統(tǒng)裝在輸出驅(qū)動軸上的方法，驅(qū)動連接件可以是與輸出驅(qū)動軸獨立的部分。通過可以提供零件之間恰當(dāng)對齊的螺紋或其它適合的可拆卸連接，驅(qū)動連接件可以直接連接到輸出驅(qū)動軸。
應(yīng)該理解的是，上面有關(guān)優(yōu)選實施例的描述僅僅是作為例子。很多本發(fā)明的變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這些明顯的變化，無論是否這在里描述過，都落在所述的和權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種連接到驅(qū)動連接件的研磨件，用于研磨硬質(zhì)合金嵌件或鉆頭(沖擊或旋轉(zhuǎn))的工作頭、隧道掘進(jìn)機(jī)刀具和升孔機(jī)刀具，將它們完全恢復(fù)到其原始外形，所述研磨件具有(a)具有頂和底表面的研磨部分，在所述研磨部分的底面中形成的位于中心的上凸凹陷具有被研磨的所需外形；(b)與所述研磨部分的頂面相鄰的支撐部分；以及(c)將研磨件連接到驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)，其特征在于研磨件在磨損后可以從驅(qū)動連接件上卸下。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動連接件，其特征在于，所述驅(qū)動連接件具有適于連接研磨件的第一部分以及適于可拆卸地連接研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的第二部分。
3.一種研磨杯，用于研磨硬質(zhì)合金嵌件或鉆頭(沖擊或旋轉(zhuǎn))的工作頭、隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)刀具和升孔機(jī)(RBM)刀具，將它們完全恢復(fù)到其原始外形，所述研磨杯包括連接到驅(qū)動連接件的單獨研磨件，所述研磨件具有(a)具有頂和底表面的研磨部分，在所述研磨部分的底面中形成的位于中心的上凸凹陷具有被研磨的所需外形；(b)與所述研磨部分的頂面相鄰的支撐部分；以及(c)將研磨件連接到單獨驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)，其特征在于研磨件在磨損后可以從驅(qū)動連接件上卸下，并且所述驅(qū)動連接件具有適于連接所述研磨件的第一部分以及適于可拆卸地連接研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的第二部分。
4.如權(quán)利要求1或2所述的研磨件，其特征在于將研磨件連接到驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)包括縱向延伸的短柱，并且所述驅(qū)動連接件的第一部分具有圍成凹孔的外壁，所述凹孔適于接收研磨件上的所述短柱。
5.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動連接件，其特征在于第二部分具有配合表面，所述配合表面的尺寸和形狀完全匹配研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的接觸區(qū)，或者完全匹配將所述驅(qū)動連接件連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的任何適配器的接觸區(qū)。
6.如權(quán)利要求2或5所述的驅(qū)動連接件，其特征在于所述第二部分包括驅(qū)動部分和支撐部分。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動連接件，其特征在于所述驅(qū)動部分包括凸輪機(jī)構(gòu)，所述凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸與所述輸出驅(qū)動軸的徑向延伸槽配合，所述凸輪機(jī)構(gòu)具有上表面、相對的側(cè)壁和末端壁，并且所述支撐部分包括中空垂直的直立柄，所述柄位于凸輪機(jī)構(gòu)上表面的中心。
8.如權(quán)利要求2或6所述的驅(qū)動連接件，其特征在于所述驅(qū)動部分包括位于中心的空腔，所述空腔的形狀和尺寸允許驅(qū)動連接件可拆卸地直接連接到或通過適配器間接連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸并且在研磨工作過程中旋轉(zhuǎn)，并且輸出驅(qū)動軸或適配器的末端部分適于插入對應(yīng)尺寸的、位于中心的空腔，并可驅(qū)動地配合在所述空腔中，所述空腔具有一個驅(qū)動部分和一個或多個支撐部分。
9.如權(quán)利要求2或6所述的驅(qū)動連接件，其特征在于驅(qū)動連接件通過螺紋連接對齊并連接到輸出驅(qū)動軸上。
10.如權(quán)利要求2或6所述的驅(qū)動連接件，其特征在于非金屬材料用于驅(qū)動連接件和研磨件之間的接觸表面。
11.如權(quán)利要求2或6所述的驅(qū)動連接件，其特征在于非金屬材料用于驅(qū)動連接件和輸出驅(qū)動軸之間的接觸表面。
12.如權(quán)利要求1所述的研磨件，其特征在于非金屬材料用于驅(qū)動連接件和研磨件之間的接觸表面。
13.如權(quán)利要求3所述的研磨杯，其特征在于將研磨件連接到驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)具有縱向延伸的短柱，并且所述驅(qū)動連接件的第一部分具有形成凹孔的外壁，所述凹孔適于接收研磨件的所述短柱。
14.如權(quán)利要求13所述的研磨杯，其特征在于所述驅(qū)動連接件的第二部分具有配合表面，所述配合表面的尺寸和形狀完全匹配研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸的接觸區(qū)，或者完全匹配將所述驅(qū)動連接件連接到研磨機(jī)輸出驅(qū)動軸的任何適配器的接觸區(qū)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的研磨杯，其特征在于所述驅(qū)動連接件的第二部分包括驅(qū)動部分和支撐部分。
16.如權(quán)利要求15所述的研磨杯，其特征在于所述驅(qū)動連接件的驅(qū)動部分包括凸輪機(jī)構(gòu)，所述凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸與所述輸出驅(qū)動軸的徑向延伸槽配合，所述凸輪機(jī)構(gòu)具有上表面、相對的側(cè)壁和末端壁，并且所述支撐部分包括中空垂直的直立柄，所述柄位于凸輪機(jī)構(gòu)上表面的中心。
17.如權(quán)利要求15所述的研磨杯，其特征在于所述驅(qū)動連接件的驅(qū)動部分包括位于中心的空腔，所述空腔的形狀和尺寸允許驅(qū)動連接件可拆卸地直接連接到或通過適配器間接連接到研磨機(jī)的輸出驅(qū)動軸并且在研磨工作過程中旋轉(zhuǎn)，并且輸出驅(qū)動軸或適配器的末端部分適于插入對應(yīng)尺寸的、位于中心的空腔，并可驅(qū)動地配合在所述空腔中，所述空腔具有一個驅(qū)動部分和一個或多個支撐部分。
18.如權(quán)利要求3所述的研磨杯，其特征在于非金屬材料用于驅(qū)動連接件和研磨件之間的接觸表面。
19.如權(quán)利要求3或18所述的研磨杯，其特征在于非金屬材料用于驅(qū)動連接件和輸出驅(qū)動軸之間的接觸表面。
20.如權(quán)利要求3所述的研磨杯，其特征在于驅(qū)動連接件和研磨件相互連接，使研磨件的研磨部分的上凸凹陷與驅(qū)動連接件的第一和第二部分之間對齊。
21.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動連接件，其特征在于驅(qū)動連接件是由與研磨件制造過程不相容的材料制造成的。
22.如權(quán)利要求21所述的驅(qū)動連接件，其特征在于驅(qū)動連接件是由非金屬材料制造的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連接到驅(qū)動連接件(3)的研磨件(2)，用于形成研磨杯，用于研磨硬質(zhì)合金嵌件或鉆頭(沖擊或旋轉(zhuǎn))的工作頭、隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)刀具和升孔機(jī)(RBM)刀具，將它們完全恢復(fù)到其原始外形，所述研磨件具有(a)具有頂面(8)和底面(9)的研磨部分(4)，在所述研磨部分的底面中形成的位于中心的上凸凹陷(7)具有被研磨的所需外形；(b)與所述研磨部分的頂面相鄰的支撐部分；以及(c)將研磨件連接到單獨驅(qū)動連接件的機(jī)構(gòu)(13)，其特征在于研磨件在磨損后可以從驅(qū)動連接件上卸下。
文檔編號B24B45/00GK1615206SQ02827347
公開日2005年5月11日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月21日
發(fā)明者比約恩·肖蘭德, 博·T·肖蘭德, 羅伯特·肖蘭德 申請人:C·M·E·鼓風(fēng)及采礦設(shè)備有限公司