磨製細長轉動工具的方法和裝置的製作方法
2023-08-07 04:10:36
專利名稱：磨製細長轉動工具的方法和裝置的製作方法
背景本發明關於處理具有尖切削邊緣的細長轉動工具的方法，用於處理具有尖切削邊緣的細長轉動工具的裝置，以及按本發明的方法處理的具有切削邊緣的細長轉動工具。
更具體地說，本發明關於磨製具有尖切削邊緣的硬質合金的細長轉動工具(如鑽頭)、用於磨製具有尖切削邊緣的硬質合金的細長轉動工具(如鑽頭)的裝置，以及按本發明的方法磨製的具有切削邊緣的硬質合金的細長轉動工具(如鑽頭)。
過去在製造具有尖的切削邊緣的細長轉動工具如鑽頭、立銑刀、滾銑刀或鉸刀時，它們都由硬質合金如滲鈷的碳化鎢硬質合金製造的，人們必須用電刷撞擊磨削表面並磨製尖的切削邊緣。典型的電刷採用浸潰120粒度的碳化矽顆粒的尼龍絲(磨料顆粒直徑約142μm)，其中絲的含量為碳化矽重量的30％。電刷的轉動速度約750轉/分鐘，撞擊選定表面和尖的切削邊緣約15秒。然而，採用電刷撞擊磨削表面和磨製細長轉動工具的尖切削邊緣存在很多缺點。
用電刷加工的一個缺點是本身需要很多步驟，這些步驟對用電刷加工細長轉動工具來說是必需的。僅通過物理操作使電刷撞擊在包括細長轉動工具的某些邊緣的各種表面上。在加工鑽頭的情況下，電刷必須軸向地朝著切削邊緣、鍘切削邊緣、軸向地朝著磨削表面並可能朝著出屑槽邊緣撞擊。這些邊緣具有不同的朝向，從而必須有若干步驟來完成磨製工作。必須採用很多加工步驟增加了用電刷加工的成本，降低了效率。由於此項缺點，希望提供一種磨製具有尖切削邊緣的細長轉動工具的方法，其中該方法能包括最少數量的步驟，從而降低成本、增加加工效率。
用電刷加工的另一個缺點是細長轉動工具並不具有朝軸向的具有一致的邊緣製備的切削邊緣、亦即不具有在細長轉動工具表面上的一致的邊緣狀態。例如，在用電刷加工方法來處理具有對角相對朝軸向的切削邊緣的鑽頭的情況下，這些切削邊緣就沒有一致的邊緣製備。在每個切削邊緣之間的表面粗糙度及裂紋和缺陷情況都不是一致的。當諸如鑽頭的細長轉動工具具有的朝軸向的切削邊緣不一致時，在切削操作如鑽孔時，鑽頭就具有繞其縱軸搖擺的傾向，而在鑽孔時鑽頭搖擺會使孔偏心或成一橢圓孔，從而失去它們的圓形度。
用電刷加工的另一缺點是在細長轉動工具的邊緣製備能在技術條件範圍之內，但沿切削邊緣的整個長度上仍具有一定程度的不一致性。例如，切削邊緣的一個長度做成從正常參數的一個方向有一個最大偏差，而在切削邊緣的另一個長度做成從正常參數的另一個方向有一個最大偏差。雖然沿切割邊緣的每個位置均在規定參數之內，但沿該切削邊緣的整個長度上與正常參數的變化範圍會導致細長轉動工具的最佳性能較差，從而在切削過程中會產生鑽頭的搖擺。
用電刷加工處理的細長轉動工具(如鑽頭)的另一缺點出現在鑽孔時的精度方面。在此項應用中，儘管鑽好的孔基本保持其圓度，但由於在鑽孔時它們與正常參數有偏差，因此這些孔也與正常參數有偏差。在精密鑽孔中，任何與正常參數的偏差由於孔可能失去其圓度而是一種不希望有的特徵。
上述關於由於採用電刷加工而產生的邊緣製備的不一致性和切削邊緣與正常參數的偏差範圍的缺點說明有必要對電刷加工進行改進。有必要提供一種磨製細長工具的方法、實施該方法的裝置以及最後產生的細長轉動工具，其中，細長轉動工具具有一致的邊緣製備的磨製切削邊緣，尤其是在朝軸向的切削邊緣的情況下，該邊緣橫跨細長轉動工具的切削麵。還有必要提供一種用已生產的細長轉動工具的切削方法，鑽出具有滿意圓度的孔，尤其在精密切削加工中更有必要。
用電刷加工的另一個缺點是在諸如鑽頭的細長轉動工具磨製以後，在由鑽頭外徑限定的表面(或側緣)和鑽頭的朝軸向的切削邊緣之間的交接處磨製得超過一定程度，常常磨製的程度大到成為「過度磨製」交接處。由於在交接處磨製的尺寸(或程度)超過了技術規範，切削邊緣是圓的，亦即失去了它的尖利性。由於切削邊緣是圓的(亦即失去了在該表面交界處的尖利邊緣和朝軸向的切削邊緣)，鑽頭就不會具有最佳的切削能力，在使用「過度磨製」的鑽頭鑽孔時就需要施加附加的壓力．施加附加壓力就可能縮短鑽頭的使用壽命。
用電刷加工的另一缺點是細長轉動工具例如鑽頭的前切削邊緣過度磨圓。由於前切削邊緣的過度磨圓，導致鑽頭切削能力減弱。象過度磨製狀態一樣，在用具有圓的前切削邊緣的鑽頭鑽孔時必須加上一附加壓力，因此就會縮短鑽頭的使用壽命。
關於細長轉動工具的過度磨製和圓的前切削邊緣的缺點表明，有必要提供一種磨製細長轉動工具的方法、實施該方法的裝置及其生產細長轉動工具，其中細長轉動工具不被過度磨製，在磨製過程中前切削邊緣不會太圓。
用電刷加工的又一缺點是不能從細長轉動工具的磨削表面上去除磨痕。這些磨痕是由於初始磨削操作形成軸向朝前表面和切削表面而造成的。電刷加工不能消除這些磨痕，反而會在細長轉動工具的表面上留上許多磨痕。每個磨痕代表一個應力集中區，每個應力集中區都會增加細長轉動工具由於缺陷而縮短其使用壽命的可能性．這個缺點反映出有必要提供一種磨製細長轉動工具的方法、一種實施該方法的裝置和由它生產的細長轉動工具，它可大大減少細長轉動工具切削表面上形成的磨痕．由於大大減少或基本消除磨痕，就可能使細長轉動工具具有較長的使用壽命。
早期的專利文獻公開了許多種用研磨料撞擊工件表面的方法和結構。然而，這些專利文獻中沒有一個討論過用於處理或磨製具有尖的切削邊緣如鑽頭、立銑刀、滾銑刀或鉸刀類的細長轉動工具的方法或裝置。因此，在這些專利文獻以通常的方式談到這項技術時，它們並沒有提到對上述缺點的任何技術方案。現對這些專利文獻概述如下。
現參見授予Ashworth等人的英國專利u.K.N0.1184052的專利文獻，它敘述一種方法，用此方法人們能去除合金活塞上鍍的錫，該活塞是鑄造的，在鍍錫前進行機械加工。該方法提供了用磨料溼噴機加工後的活塞，用磨料溼噴生產的表面抗劃痕，並可改進研磨表面的潤滑性能。
授予Foley的美國專利No.5341602提到一種懸浮液拋光法，用以從如管狀葉片的複雜構件上除去金屬材料。該專利介紹了一種結構，它將高壓懸浮液導向管狀葉片的表面上，從而完全除去金屬材料，消除了為排除未完全除去金屬而進行的手工配料和額外的懸浮液拋光的必要性．授予Ohno的美國專利4280302關於用一種磨粒來研磨一工件表面的結構，該結構可使工件轉動及上下移動，以此使工件得到研磨。
授予Field的英國專利No.1236205包括一種懸浮液研磨管子中的孔的表面的方法。壓縮氣體將磨料和液體的懸浮液沿管子的孔推進，因此撞擊管子中孔的表面，從而使管孔表面在一特定範圍內拋光。
授予Ashworth的英國專利No.1266140提到了使用磨料懸浮液來處理工件表面。該專利尤其提出在工件周圍放置一個罩，對罩加上吸力從而將主空氣流引入罩內，在主空氣流中帶有磨料和液體的懸浮液，將該磨料液體懸浮液導到工件表面，並除去懸浮液。這種方法可能是提供一種比幹磨法較為溫和的研磨方法。
授予Sterns的美國專利No.2497021敘述了一種用噴射懸浮液來研磨或磨製的結構。該結構採用一種具有螺旋形通道的圓柱形構件，用以調節磨料懸浮液對工件的流動。
授予Balman的美國專利No.3039234描述了一種結構，它用於通過上下移動流過通道的磨料流體來研磨通道的內表面。
授予Minear等的美國專利No.3802128關於一種結構，它通過擠壓法使磨料顆粒通過工件從工件上除去金屬。磨料顆粒與工件機械接觸，從而除去工件上的金屬。
授予Sasao等的美國專利No.4687142描述了一種結構，它用於將磨料流體導向一個表面的方法來研磨燃料排放口的內部通道。該磨料流體還可使閥座光滑，同時磨圓排放口和閥座的交接區。
授予Jamison等人的美國專利No.4203257示出一種在印刷電路板上鑽孔、然後用磨料懸浮液清潔該孔的方法。
當用電刷法生產具有完全合適的性能的剛硬的構件時，上面提到的用電刷法的缺點，以及任何專利文件均未提到這些缺點，這說明了在處理或磨製具有尖切削邊緣的剛硬構件中仍具有改進的餘地。
概述本發明的目的在於提供一種研磨直有尖切削邊緣的細長轉動工具的改進的方法，其中該方法包括最少量的步驟。
本發明的另一個目的在於提供一種磨製具有尖切削邊緣的細長轉動工具的改進的方法，以及實施該方法的裝置和生產出的細長轉動工具，其中該細長轉動工具具有帶一致的邊緣製備的磨製切削邊緣。
本發明的目的在於提供一種磨製具有尖切削邊緣的細長轉動工具的改進的方法，以及該細長轉動工具，其中前切削邊緣和側切削邊緣的交界處沒有過度磨製，但又是尖的。
最後，本發明的又一個目的在於提供一種磨製一種帶有尖切削邊緣的細長轉動工具的改進的方法，以及實施該方法的裝置和細長轉動工具，其中細長轉動工具的表面沒有會產生應力集中的磨痕。
在本發明的一種形式中，本發明是一種處理帶有尖切削邊緣的細長轉動工具的方法。該方法包括的步驟有在壓力下從一個噴口組件噴出由流體中包含磨料顆粒而組成的磨料流體流；用該磨料流體流撞擊細長轉動工具的尖切削邊緣一段預定的時間，從而使尖的切削邊緣轉變成相對均勻的磨製邊緣。
在本發明的另一種形式中，本發明是一種用於處理具有尖切削邊緣的細長轉動工具的裝置。該裝置包括一個夾具，它能可釋放地固定細長轉動工具；一個噴口組件，它與磨料懸浮液源相聯通，從而能在壓力下噴射磨料流。噴口組件和細長轉動工具可相互相對移動，從而在噴射磨料流時，磨料流撞擊尖切削邊緣的整個長度，從而將尖切削邊緣轉變成較均勻的磨製切削邊緣。
在本發明的還有一種形式中，本發明是一種細長轉動工具，它具有由包括下列步驟的方法生產的較均勻的磨製切削邊緣在壓力下從一個噴口組件噴出由流體中包含磨料顆粒而組成的磨料流體流；用該磨料流體流撞擊細長轉動工具的尖切削邊緣一段預定的時間，從而使尖的切削邊緣轉變成較均勻的磨製切削邊緣。
附圖概述下面將概述構成本專利申請一部分的附圖。
圖1是用先有技術的電刷磨製方法處理的先有技術的鑽頭的頂視圖；圖2是用先有技術的電刷磨製方法處理的先有技術的鑽頭的側視圖；圖2A是圖2所示特殊實施例的朝軸向的切削邊緣和側邊緣的交界處的放大視圖；圖3是用於磨製剛硬構件的尖邊緣的裝置的一個特殊實施例的透視圖，其中除去了部分罩子以顯示該裝置的零件；圖4是用本發明方法處理的本發明特殊實施例的頂視圖；圖5是用本發明方法處理的本發明特殊實施例的側視圖；圖5A是圖5所示特殊實施例的軸向朝前的切削邊緣和側邊緣交接處的放大視圖；圖6是用電刷方法處理的滲碳化鎢(WC-CO)鑽頭軸向前端的照片(照片下左角的白色標記約為lmm，因此放大倍數約為12)；圖7是圖6的滲碳化鎢鑽頭軸向前端的側部照片(照片下左角的白色標記約為1.6mm，因此放大倍數約為7.5)；圖8是圖6的滲碳化鎢鑽頭軸向前端的側部照片(照片下左角的白色標記約為0.23mm，因此放大倍數約為56)；圖9是圖6的滲碳化鎢鑽頭軸向前端的頂部照片(照片下左角的白色標記約為0.28mm，放大倍數約為46)；圖10是用本發明方法處理的滲碳化鎢(WC-CO)鑽頭軸向前端的頂部照片(照片下左角的標記約為1.1mm，因此放大倍數約為12)；圖11是圖10的滲碳化鎢鑽頭的軸向前端的側部照片(照片下右角的白色標記約為1.7mm，因此放大倍數是約9)；圖12是圖10的滲碳化鎢鑽頭的軸向前端的側部照片(照片下左角的白色標記約0.25mm,因此放大倍數是約54)；圖13是圖10的滲碳化鎢鑽頭的軸向前端的頂部照片(照片的下左角的標記約為0.28mm，因此放大倍數是約43)。
優選實施例的詳細描述為了理解本發明提供的突出優點，申請人用圖1和2來說明用典型的先有技術的方法即電刷磨製法磨製的鑽頭(滲鈷的碳化鎢)的結構。申請人還用圖6～9來表示用電刷法磨製的碳化鎢鑽頭的照片。因此圖1、2和圖6～9被視為「先有技術」。
參見這些鑽頭，附圖和照片均示出一種具有冷卻劑槽的雙槽型鑽頭。這種雙槽的冷卻劑槽的鑽頭所切割的典型的材料包括碳、合金和鑄鋼，高碳合金鋼、可鍛鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、黃銅和銅合金。
應該看到細長轉動工具的其它類型亦屬於本發明的範圍之內。本發明包括但並限於立銑刀，滾銑刀和鉸刀。應該看到各種類型的鑽頭亦屬於本發明的範圍內。就此而言，其它類型的鑽頭、包括但並不限於三槽型鑽頭和兩槽型但沒有冷卻劑槽的鑽頭。三槽型鑽頭通常切割灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鈦及其合金、銅合金、鎂合金、鍛制的鋁合金、矽重量大於10％的鋁合金及矽重量小10％的鋁合金．兩槽而沒有冷卻劑槽型的鑽頭通常切割碳鋼、鋁和鑄鋼，高碳合金鋼、可鍛鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、黃銅和銅合金。除了上述金屬材料外，鑽頭、立銑刀、滾銑刀和鉸刀也可用來切割其它的金屬材料、聚合材料、包括但並不限於它們聯合的陶瓷材料(例如多層材料、微複合材料和類似材料)，複合材料例如金屬基複合材料、聚合物基複合材料、陶瓷基複合材料．基體10的典型材料是滲鈷的碳化鎢。其它典型的材料包括具有單個碳化物的其它碳化物(例如TaC，NbC，TiC，VC)或在固態溶液中的碳化鎢基材料．鈷的重量含量範圍約在0.2％和20％之間，較為典型的重量含量約在5％和16％之間。用作鑽頭或其它剛性構件(如鉸刀)的典型的碳化鎢一鈷複合材料包括下列複合物和它們的性能。
複合物No.1包括約11.5％重量的鈷，其餘為碳化鎢。對於複合物No.1，碳化鎢的平均顆粒大小約為1-4μm，密度約為12790±100kg/m3，維氏硬度約為1350±50 HV30；磁飽和度約為86.5％(±7.3％)，其中100％約等於每公斤鈷202微泰斯拉立方米(μTm3/kg)(約每克鈷160高斯立方釐米，高斯一cm3/克)，抗磁力是約140±30奧斯特，橫向折斷強度約為2.25千兆帕期卡(gigapascal Gpa)。
複合物No.2包括約11.0％重量的鈷，8.0％重量的Ta(Nb)C，4.0％重量的TiC，其餘為碳化鎢。對於複合物No.2，碳化鎢的平均顆粒大小約為1～8μm，，密度約為13050±100kg/m3，維氏硬度約為1380±50HV30，磁飽和度約為86.4％(±7.2％)，抗磁力約為170±15奧斯特，橫向折斷強度約為2.5GPa。
複合物No.3包括約6.0％重量的鈷，1.6％重量的Ta(Nb)C，其餘為碳化鎢．對於複合物No.3，碳化鎢的平均顆粒大小約為lμm，密度約為14850±50kg/m3，維氏硬度約為1690±50 HV30，磁飽和度約為86.6％(±7.4％)，抗磁力約為240±30奧斯特，橫向折斷強度約為2.6GPa。
複合物No.4包括約9.5％重量的鈷，其餘為碳化鎢。對於複合物No.4，碳化鎢的平均顆粒大小約為0.8μm，密度約為14550±50kg/m3，，維氏硬度約為1550±30 HV30，磁飽和度約為86.5％(±7.3％)，抗磁力約為245±20奧斯特，橫向折斷強度約為3.6GPa。
複合物No.5包含約8.5％重量的鈷，其餘為碳化鎢。對於複合物NO.5，碳化鎢的平均顆粒大小約為2.5μm，密度約為14700±100kg/m3，維氏硬度約為1400±30 HV30，磁飽和度約為86.8％(±7.6％)，抗磁力約為150±20奧斯特，橫向折斷強度約為3.0GPa。
複合物Nop.6包括約9.0±0.4％重量的鈷、以Ta(Nb)C形式存在的約0.3-0.5％重量的鉭，不大於約O.2％重量的鈮，以TiC形式存在的不大於約0.4的鈦，其餘為碳化鎢。對於複合物NO.6，碳化鎢的平均顆粒大小約為1～101xm，密度約為14450±150kg/m3，洛氏A硬度約89.5±0.6，磁飽和度約為93％(±5％)，抗磁力約為130±30奧斯特，橫向折斷強度約為2.4GPa．複合物NO.7包括約10.3±0.3％重量的鈷、Ta(Nb)C形式的約5.2±O.5％重量鉭和3.4±0.4％重量的鈮，約3.4±O.4％重量的TiC形式的鈦，其餘為碳化鎢。對於複合物No.7，碳化鎢的平均顆粒大小約為1-6弘m，孔隙率是A06，BOO，COO(根據美國材料標準試驗ASTM規定B276-86定名為「燒結碳化物表面孔隙率的標準試驗方法」)，密度約12900±200kg/m3，洛氏A硬度約91±0.3HV30，磁飽和度約在80％到100％之間，抗磁力約160±20奧斯特，橫向折斷強度約2.4GPa。
複合物No.8包括約11.5±0.5％重量的鈷，Ta(Nb)C形式的約1.9±0.7％重量的鉭和0.4±O.2％重量的鈮，不大於約0.4的TiC形式的鈦，其餘為碳化鎢。對於複合物No.8，碳化鎢的平均顆粒大小約為l～6Bm，孔隙率約為A06，BOO，COO(根據美國標準材料試驗ASTM規定B276-86)，密度約為14200±200kg/m3，洛氏A硬度約為89.8±0.4，磁飽和度約93％(±5％)，抗磁力約為160±25奧斯特，橫向折斷強度約為2.8GPa。
複合物No.9包括約10.0±O.3％重量的鈷，以Ta(Nb)C形式的不大於0.1％重量的鉭和O.1％重量的鈮，不大於0.1％重量的TiC形式的鈦，約0.2±0.1％重量的碳化釩形式的釩，其餘為碳化鎢．對於複合物No.9，碳化鎢的平均顆粒大小小於約lgm，孔隙率是約A06，B01，COO(按美國標準材料試驗ASTM規定B276-86)，密度約為14500±100kg/m3，洛氏A硬度約為92.2±0.7，磁飽和度約為89％(±9％)，抗磁力約300±50奧斯特，橫向折斷強度約3.1GPa。
複合材料No.10包含約15.0±0.3％重量的鈷，以Ta(Nb)C形式的不大於0.1％重量的鉭和0.1％重量的鈮，不大於約0.1的TiC形式的鈦，約0.3±0.1％重量的碳化釩形式的釩，其餘為碳化鎢。對於複合物No.10，碳化鎢的平均顆粒大小小於約lμm，孔隙率是A06，B01，COO(按美國材料試驗標準ASTM規定B276-86)，密度約13900±100kg/m3，洛氏A硬度約91.4±0.4，磁飽和度約84％(±4％)，抗磁力約為300±20奧斯特，橫向折斷強度約3.5GPa．應該看到，也可採用其它粘合材料。除了鈷和鈷合金外，合適的金屬粘接物包括鎳，鎳合金，鐵，鐵合金，以及上述材料(如鈷、鈷合金，鎳，鎳合金、鐵和/或鐵合金)的聯合。
在電刷磨製中，轉動的多絲的電刷撞擊包括研磨的軸向朝前表面的鑽頭選定表面，研磨的軸向朝前表面包含有磨痕，下面將看到，電刷加工不能除去所有的磨痕，電刷還撞擊鑽頭尖的切削邊緣從而對該切削邊緣進行磨製。圖1、2和6-9的燒結碳化鎢鑽頭是按下列方式處理的。電刷絲是浸漬碳化矽的尼龍，碳化矽含量約為重量的30％。碳化矽約為120粒度(平均顆粒直徑約142μm)的碳化矽顆粒。轉動速度約為750轉/分鐘，撞擊時間約15秒。
參見圖1和2，以及圖6～9，這些附圖和照片表示兩槽或鑽頭(具有冷卻劑通道)，代號為20，它們採用先有技術的電刷加工方法磨製。正如圖1所示，鑽頭20的s形的鼻端已被先有技術的加工方法磨圓，圖6也示出圓形的s形鼻端。
另外，在鑽頭20的朝前的弧形表面26上具有磨痕24．這些磨痕由磨床加工形成的，包括由磨床形成的點。在採用金剛石砂輪精密磨製鑽頭鼻端時尤其會產生這類磨痕。電刷法不能完全除去這些磨痕，從而使它們仍保留著。這些磨痕24越過朝前的弧面26的整個長度。圖9中極清晰地顯示出這些磨痕。從這些附圖和照片中均可看出在先有技術的表面上均具有很多磨痕。每條磨痕會形成應力集中，從而增加了由於表面缺陷而引起的縮短鑽頭使用壽命的可能性。
正如圖2和2A所示，限定鑽頭20的外徑和鼻端切削邊緣34的表面32的交接處30，它與鑽頭20的縱軸a-a有一角度，而被過度磨製，這種過度磨製的狀態在圖7和圖8中也看得很清楚。換言之，電刷加工過多地從該交接處30除去了應有的材料，亦即交接處被過度磨製了．從而在操作鑽頭作合適形式的切削時就必須加上較大的力或壓力。這較大的力一般會縮短鑽頭的使用壽命。
參見附圖表示的本發明裝置的特殊實施例(圖3)。該附圖示出一種用於處理(或磨製)帶尖的切削邊緣並具有磨料流的鑽頭(剛性構件)的裝置的特殊實施例(部分透視、部分概略)．這種特殊的磨製裝置通常用代號50。該磨製裝置50包括一個罩子52，圖3中僅示出一部分。罩52包住一些元件如整個磨製過程中的磨料流的顆粒和流體(即水)。
磨製裝置50還包括夾盤組件54，夾盤組件54通常包括一個能轉動(見箭頭Y)的基部構件58，還包括一個夾頭56，它通過一組螺紋夾緊剛性構件59。在基部構件58的前端上的接納口接納鑽頭固定的夾頭56。夾頭56和接納口為六形邊的，應該看到，這裡亦可採用其它形狀。
磨製裝置50還包括具有一噴口62、磨料懸浮液源64(概略示出)和壓縮氣體源66(概略示出)的噴口組件60，軟管68(圖中部分透視，部分概略示出)安置在與噴口62聯通的磨料懸浮液源上。另一個軟管70(圖中部分透視、部分概略示出)安置在與噴口聯通的壓縮氣體源上。磨料懸浮液源64和壓縮氣體源66均安裝在罩52外。雖然在本特殊實施例中僅示出一個噴口，應該看到，任何能噴射定向磨料懸浮液流的結構均包含在本發明的範圍內。
噴口62裝到一個活塞作動筒裝置72上。噴口62可通過一組螺釘74調整角度，從而使噴口62的角度位置可調。人們可放鬆該細螺釘74，以設定噴口的角度，然後擰緊螺釘74以使噴口62固定定位．換言之，從噴口孔中噴射出的磨料流與水平面的衝擊夾角可根據鑽頭59進行調整。典型的衝擊角約為與水平面成45°。
活塞作動筒裝置72包括一個作動筒76和一個活塞杆78。在活塞杆78的底部附近可放置一個或多個墊塊，從而選定噴口62相對於鑽頭的垂直位置。作動筒76可繞其縱軸(見箭頭X)轉動，並能沿其縱軸移動，這樣在磨製前或磨製期間可有選擇地放置噴口62。這裡敘述的特殊實施例是一個活塞作動簡裝置，應該看到，其它裝置亦可具有同樣的基本功能。這裡，這些功能是沿垂直軸移動噴口，繞垂直軸轉動噴口以及改變噴口相對於垂直軸的角度指向。
第一個微處理器84接收來自夾盤組件54和第一噴口組件60的信號，從而控制噴口62和鑽頭59的相對移動。圖3概略示出夾盤組件54和第一噴口組件60之間的連繫情況。申請人認為能使噴口移動(通過活塞作動簡裝置)和鑽頭的移動(通過夾盤)同步產生的其它裝置均是可用的。夾盤和活塞作動筒裝置或獨立完成功能的構件的同步化裝置均可採用，而且均屬於本發明的範圍之內。
磨製裝置50還包括第二個噴口組件90，它包括一個噴口92，一個磨料懸浮液源94(概略示出)和一個壓縮氣體源(概略示出)。軟管98(部分示出)安裝在與噴口92聯通的磨料懸浮液源94上，另一根軟管100(部分示出)安裝在與噴口92相連的壓縮氣體源96上。磨料懸浮液源94和壓縮氣體源96裝在罩52的外部。
噴口92裝到一活塞作動簡裝置102上。噴口92可通過一組螺釘104進行角度調節，從而使噴口92可象噴口62那樣調節其角度位置。換言之，從噴口92噴射出的磨料流相對於水平面的衝擊夾角相對於鑽頭59是可調的。典型的衝擊角是與水平面成0°。
活塞作動筒裝置102包括一個作動筒106和一個活塞杆108。作動筒106可繞垂直軸轉動(見箭頭Z)，這樣在磨製工作前和磨製期間能夠轉動噴口92。活塞作動筒裝置102的功能是在磨製期間使噴口92沿縱軸方向移動，一個微處理器可用來控制活塞作動筒裝置的功能，一對隔開放置的可移動的簧片開關也可用來控制活塞作動筒102的移動，從而帶動噴口92。
微處理器104接收來自夾盤組件54和第二個噴口組件90的信號，從而控制噴口92和按本發明方法處理的鑽頭59的相對移動。圖3概略示出夾盤54和第二個噴口組件90之間的連繫情況。
應該看出，也可用其它結構來代替噴口92，活塞作動簡裝置102和微處理器104，這與上面討論的噴口62、活塞作動筒裝置72和微處理器84是一樣的。另外應該看出，在磨製裝置50中，將噴口(62和92)安裝到活塞作動筒組件(72和102)上可由各種結構的任何一個來完成。就特殊的連接點而言，無論是活塞杆還是作動筒均可有各種變型。另外，活塞作動筒72、102可以各種方式連到罩內。總之，顯然這裡所用裝置的特殊用途可限定為噴口和活塞作動筒組件的安裝連接的類型，以及活塞作動筒組件的定位和定向。同樣夾盤組件54的位置也可按照特殊的用途進行變化。
還應該看到，罩52內的移動部件可進行保護以防止磨料顆粒的汙染。例如在一根或兩根活塞杆上(或在兩個完整的活塞作動筒裝置上)可套上保護套，保護它們免受汙染。
參見圖4和5，這些附圖表示按照本發明處理或磨製的鑽頭結構。關於這項特殊方法，其特殊磨製方法的操作參數如下磨料為氧化鋁顆粒，粒度約320(平均顆粒大小約32μm)，濃度為每26．5升[7加侖]水中2.3公斤[5磅]氧化鋁顆粒，氣壓約為275千帕(KPa)[約每平方英寸40磅]，撞擊時間約35秒。
應該看到，這些操作參數以及磨料和流體的類型，能按照特殊用途和所要求的最終的邊緣製備品來改變。就磨料而言，除了氧化鋁外，還可包括碳化矽，碳化硼，玻璃粉或任何其它的磨料顆粒材料。除了水以外，流體還可包括任何與磨料相容的液體或氣體。在一些情況下，人們還可用溼的媒體來包復磨料。
鑽頭59包括具有前端(或鼻端)124的細長體122，一對位於鑽頭59頂部的鼻端切削邊緣126。靠近鑽頭59的頂部有一個S形的鼻端128。切削邊緣126與沿鑽頭59一長度的尖的連續的切削邊緣130交合。該尖的連續的切削邊緣130呈螺旋形並在沿細長體122的長度上的一段預定距離上是連續的。鑽頭59還包括一弧形的朝前的表面132。在限定鑽頭59外徑的表面136和鼻端切割邊緣126之間有一交接區134．正如圖4所示，鑽頭的S形鼻端已加工成稍有圓角，但不會達到電刷磨製法中典型情況的程度。用圖10(本發明)與圖6(先有技術)相比較，清楚表明了圖10中的S形鼻端比圖7中的尖得多。在圖6中在這一點上較大的反射光表明，它是比較圓的。
鑽頭朝前的弧形表面具有較均勻的光滑表面，並不會有在先有技術的電刷磨製加工中出現的磨痕。從圖6和9(先有技術)與圖10和13(本發明)的比較中可以清楚看出用本發明磨製的鑽頭中沒有磨痕．正如圖5和5A所示，限定鑽頭外徑的表面和鼻端切削邊緣的交接處，該切削邊緣與鑽頭的縱軸a-a成一角度，交接區沒被過度磨製。圖11和12示出未過度磨製的情況。在將圖6和7的交接區狀態與圖11和12的相應位置相比較時，尤其可清楚看出未過度磨製的情況。本發明的磨製方法不會從交接區除去太多的材料，僅為磨製尖的切削邊緣而除去足夠的材料而不過度磨製。採用本發明的磨製方法，交接處仍然保持它的尖利度．關於磨製裝置50的操作情況，首先將噴口62放置在「衝擊角」上，使它引導的磨料流朝向鑽頭59的尖的鼻端切削邊緣126。在噴射磨料流期間，夾盤組件轉動鑽頭59，活塞作動筒裝置使噴口62在平行於鑽頭軸向長度的方向移動。第一個微處理器84配置噴口62相對於鑽頭的移動，從而使磨料流在預定的時間上均勻地撞擊在鼻端切削邊緣126上．第二個噴口92具有一個朝向(衝擊角「β」)，它引導的磨料流朝向鑽頭59細長體上的尖的連續的切削邊緣。在噴射磨料流期間，夾盤組件轉動鑽頭59，活塞作動簡裝置使噴口92在平行於鑽頭59的長度方向上移動。第二個微處理器配製噴口92相對於鑽頭的移動，從而在預定的時間內將磨料流均勻地撞擊在連續的切削邊緣94上。
關於微處理器94、104，對本專業技術人員來說用它們來控制磨製操作是已知的．這些微處理器能攝取噴口和鑽頭的相對位置和移動情況的信號，然後控制它們的相對移動，以在合適的切削邊緣上提供適當程度的磨料流撞擊．一旦鑽頭已磨成，它就可在具有或沒有塗層的情況下使用了。就這方面而言，典型的塗層包括耐熔塗層，例如碳化鈦、氮化鈦、氯化鋁和碳化硼。塗層型式可包括單層或多層，也可包括用化學蒸發沉積(CVD)法或物理蒸發沉積法(PVD)加上的多層塗層．該型式也可包括至少一層由CVD加上的塗層和至少一層由PVD加上的塗層。
因此在這裡一些專利和其它相同的文件包括在內以作參考。
在考慮了這裡已公開的本發明的說明書及發明實踐的技術內容時，對本專業的技術人員來說，其它的一些本發明的實施例是顯而易見的．這裡的說明書及示例僅企圖作說明之用，而本發明的範圍及精神將在下面的權利要求中指出。
權利要求
1．一種處理具有尖切削邊緣的細長轉動工具的方法，該方法包括的步驟有在壓力下從噴口組件噴射由包含在流體中的磨料顆粒構成的磨料流，和在預定時間內用磨料流撞擊細長轉動工具的尖的切削邊緣，從而將尖的切削邊緣轉變成相對均勻的磨製邊緣。
2．權利要求1的方法，其中撞擊步驟包括相互移動噴口和細長轉動工具，從而使磨料流撞擊尖切削邊緣的整個長度。
3．權利要求1的方法，還包括在噴射磨料流之前將噴口相對於細長轉動工具進行放置的步驟。
4．權利要求1的方法，還包括在細長轉動工具轉變尖切削邊緣之後用一層或多層抗磨塗層材料塗覆細長轉動工具的步驟。
5．權利要求1的方法，其中細長轉動工具具有帶尖的鼻端切削邊緣的鼻端部，細長轉動工具具有帶尖的連續的切削邊緣的細長部，該噴射步驟包括在壓力下從第一噴口噴射由磨料顆粒和流體構成的第一磨料流，在壓力下從第二噴口噴射由磨料顆粒和流體構成的第二磨料流；和該撞擊步驟包括用第一磨料流撞擊細長轉動工具的尖的鼻端切削邊緣，從而將尖的鼻端切削邊緣轉變為相對均勻的磨製的鼻端邊緣，用第二磨料流撞擊細長轉動工具的尖的連續的切削邊緣，從而將該尖的連續的切削邊緣轉變為相對均勻的磨製的連續切削邊緣。
6．權利要求5的方法，其中撞擊步驟還包括相對於第一噴口移動細長轉動工具的步驟，從而使第一磨料流撞擊鼻端切削邊緣的整個長度。
7．權利要求5的方法，其中撞擊步驟還包括相對於第二噴口轉動細長轉動工具和相對於細長轉動工具縱向移動第二噴口的步驟，從而使第二磨料流撞擊連續的切削邊緣的整個長度。
8．權利要求5的方法，其中細長轉動工具具有周向表面，它與尖的鼻端切削邊緣交接限定一個尖的交接處，該撞擊步驟將尖的交接處轉變成保持尖利度的相對均勻的磨製交接處。
9．權利要求1的方法，其中磨料顆粒包括氧化鋁顆粒流體包括水。
10．權利要求1的方法，其中細長轉動工具還包括含有磨痕的磨製表面，該撞擊步驟進一步包括用磨料流撞擊該磨製表面，從而除去大量的磨痕。
11．一種用以處理具有尖切削邊緣的細長轉動工具的裝置，該裝置包括一個可釋放地固定細長轉動工具的夾具；一個與磨料懸浮液源聯通的噴口組件，它能在壓力下噴射磨料流；和噴口組件和細長轉動工具可相互相對移動，從而在磨料流噴射期間磨料撞擊尖切削邊緣的整個長度，從而將尖切削邊緣轉變為相對均勻的磨製切削邊緣。
12．權利要求11的裝置，其中噴口可相對於細長轉動工具定位，從而限定磨料流相對於細長轉動工具的切削邊緣的衝擊角。
13．權利要求11的裝置，其中細長轉動工具具有一個帶尖的鼻端切削邊緣的鼻端部分和一個帶尖的連續的切削邊緣的細長部分；噴口組件包括第一噴口，它與磨料懸浮液聯通，從而能在壓力下噴射第一磨料流，細長轉動工具能相對於第一噴口轉動，從而在第一磨料流噴射期間，第一磨料流撞擊尖的鼻端切削邊緣，從而將該尖的鼻端切削邊緣轉變成相對均勻的磨製鼻端切削邊緣；噴口組件還包括第二個噴口，它與磨料懸浮液聯通，從而能在壓力下噴射第二磨料流，細長轉動工具能相對於第二噴口轉動，並且第二噴口可沿著細長轉動工具的長度方向移動，從而在第二磨料流噴射期間，第二磨料流撞擊尖的連續切削邊緣的整個長度，從而將尖的連續的切削邊緣轉變成相對均勻的磨製的連續切削邊緣．
14．權利要求13的裝置，其中細長轉動工具還包括與尖的鼻端切削邊緣交接的周向表面，以此限定一個尖的交接處；細長轉動工具可相對於噴口組件移動，從而在第一和第二磨料流噴射期間，第一和/或第二磨料流撞擊尖的交接處，從而將交接處轉變成含有一定尖利程度的相對均勻的磨製交接區。
15．權利要求11的裝置，其中第一噴口可相對於細長轉動工具定位，從而限定第一磨料流相對於細長轉動工具的第一衝擊角。
16．權利要求11的裝置，其中第二噴口可相對於剛性構件定位，從而限定第2磨料流相對於細長轉動工具的第二衝擊角。
17．權利要求11的裝置，其中細長轉動工具具有帶磨痕的磨製表面，噴口組件和細長轉動工具可相互相對移動，從而在磨料流噴射期間，磨料流撞擊磨製表面，從而除去大量的磨痕．
18．一種細長轉動工具，具有由下述步驟組成的方法生產的相對均勻的磨製切削邊緣在壓力下從噴口組件噴射由包含在流體中的磨料顆粒構成的磨料流；和用磨料流在預定的時間內撞擊細長轉動工具的尖切削邊緣，從而將尖切削邊緣轉變成相對均勻的磨製切削邊緣。
19．權利要求18的細長轉動工具，其中撞擊步驟包括噴口和細長轉動工具相互相對移動從而使磨料流撞擊尖切削邊緣的整個長度。
20．權利要求18的細長轉動工具，其中該方法還包括在尖切削邊緣轉變以後用一層或多層抗磨塗料塗覆細長轉動工具的步驟。
全文摘要
一種用於處理帶有尖切削邊緣(30)的細長轉動工具(22)的方法和裝置。其方法包括的步驟是:在壓力下從噴口(60)噴射由包含在流體中的磨料構成的磨料流,用磨料流在預定的時間內撞擊細長轉動工具(22)的尖切削邊緣(30),將尖切削邊緣轉變成相對均勻的磨製邊緣。其裝置(50)包括一個可釋放地固定細長轉動工具(22)的可轉動的夾具(54)。噴口(60)在壓力下噴射磨料流,噴口(60)和細長轉動工具(22)可相對移動以使磨料流撞擊尖切削邊緣(30)的整個長度。
文檔編號B24C1/02GK1214644SQ97193334
公開日1999年4月21日 申請日期1997年1月15日 優先權日1996年3月25日
發明者威廉·R·謝弗 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司