[發明專利]一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光裝置及方法

在審

• 申請號: 202011256924.X
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112476075A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張緒影;卜長根;馮欣;李康
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: B24B3/24
• 分類號: B24B3/24;B24B49/04;B24B55/12;B24B1/00
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 丁彥峰

1.一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光裝置及方法，包括底板(1)，其特征在于，所述底板(1)上端固定連接有支桿A(2)、支桿B(9)、支桿C(22)以及支桿D(28)，所述支桿A(2)、支桿B(9)、支桿C(22)以及支桿D(28)在底板(1)上端成平行四邊角分布，所述支桿C(22)呈T型結構，且支桿C(22)右側固定安裝有位移傳感器(31)，所述支桿C(22)頂端固定連接有頂塊A(23)，所述頂塊A(23)右側通過伸縮彈簧(24)彈性連接有彈簧墊塊(26)，所述彈簧墊塊(26)右側固定連接有弧形夾板A(27)，所述支桿D(28)頂端固定連接有頂塊B(29)，所述頂塊B(29)左側固定連接有弧形夾板B(30)，所述底板(1)右上端可拆卸連接有風管(12)，所述風管(12)內壁固定安裝有鼓風機(14)，且風管(12)頂端左側銜接有排風斗(13)，所述支桿A(2)右側壁固定連接有L型卡片(19)，所述L型卡片(19)內側卡接有框架(20)，所述框架(20)內壁粘合連接有粘合紙(21)，所述L型卡片(19)右側通過連接桿銜接有集風斗(18)。

2.根據權利要求1所述的一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光裝置，其特征在于，所述支桿B(9)左側壁固定安裝有電機(15)，所述電機(15)左側動力輸出端與驅動軸(16)右側動力輸入端相連接，所述驅動軸(16)外側壁焊接有打磨輪(17)。

3.根據權利要求1所述的一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光裝置，其特征在于，所述底板(1)左上端開設有T型滑軌(33)，所述T型滑軌(33)內部滑動連接有T型滑件(34)，所述T型滑件(34)上端固定連接有下位桿(7)，所述下位桿(7)頂端固定連接有軸塊(6)，所述軸塊(6)上端固定連接有上位桿(8)，所述支桿B(9)左側固定連接有L型連桿(10)，所述上位桿(8)以及L型連桿(10)外側壁均轉動連接有機械爪(11)。

4.根據權利要求1所述的一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光裝置，其特征在于，所述支桿A(2)上鑲嵌連接有絲桿套(3)，所述絲桿套(3)內壁螺紋連接有絲桿(4)，所述絲桿(4)左側固定連接有把手(5)，且絲桿(4)右側與軸塊(6)進行轉動連接。

5.根據權利要求1所述的一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光裝置，其特征在于，所述弧形夾板A(27)以及弧形夾板B(30)外表面涂敷有耐磨層(32)，所述耐磨層(32)具體采用KN(17)高分子陶瓷聚合物涂料制成。

6.根據權利要求1所述的一種工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光方法，其特征在于，工業級金剛石鉆頭表面高精度磨光拋光方法包括如下步驟：

S1、鉆頭固定：工作人員首先將需要進行表面磨光拋光的金剛石鉆頭工件放置在機械爪(11)之間，并通過轉動把手(5)，使絲桿(4)沿著絲桿套(3)螺紋內壁進行螺紋進給運動，絲桿(4)與軸塊(6)間進行相應轉動并帶動軸塊(6)右移，軸塊(6)帶動下位桿(7)以及上位桿(8)右移，這一過程中下位桿(7)底部的T型滑件(34)沿著T型滑軌(33)槽內軌跡進行配合移動，上位桿(8)帶動所連接的左側機械爪(11)與右側L型連桿(10)所固定機械爪(11)對鉆頭兩端端面進行夾持固定，與此同時推動彈簧墊片(26)，使得伸縮彈簧(24)受壓縮作用，繼而令弧形夾板A(27)與弧形夾板B(30)對鉆頭弧形外表面進行夾持。

S2、鉆頭打磨：鉆頭固定完成后，電機(15)接通外部電源開始工作，然后電機(15)通過驅動軸(16)帶動打磨輪(17)進行轉動，對下方鉆頭外表面接觸作同步轉動打磨，機械爪(11)配合進行打磨轉動，在這一過程中，鉆頭外表面與弧形夾板A(27)以及弧形夾板B(30)發生摩擦，通過在弧形夾板內表面增加有采用KN17高分子陶瓷聚合物涂料制成的耐磨層(32)，避免弧形夾板受到摩擦作用受到磨損影響后續測量精度。

S3、精度測量：位移傳感器(31)具體采用磁致伸縮位移傳感器，利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內產生電流脈沖，該電流脈沖在波導管內傳輸，從而在波導管外產生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內會產生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。由于這個應變機械波脈沖信號在波導管內的傳輸時間和活動磁環與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標，可以精確測測量出測位桿(25)的位移數值，鉆頭外表面在打磨過程中尺寸會發生變化，在伸縮彈簧(24)作用下，弧形夾板A(27)會緊貼鉆頭表面進行移動，下端所連接的測位桿(25)隨之發生位移，通過測出測位桿(25)位移數值從而可以精確計算出鉆頭的技術尺寸，整體磨光拋光精度高。

S4、塵屑收集：鉆頭打磨過程中，會產生一定量的揚塵與金屬屑，通過開啟鼓風機(14)開關，鼓風機(14)運行并通過風管(12)形成風流從排風斗(13)排出，排風斗(13)的位置正對打磨方向，可將揚塵與金屬屑一同帶入到正對面的集風斗(18)內部，通過集風斗(18)將揚塵與金屬屑匯集粘合在粘合紙(21)。

S5、成品取件：鉆頭外表面磨光拋光至所需技術數值后，通過反方向旋轉把手(5)，繼而帶動絲桿(4)沿絲桿套(3)螺紋內壁作螺紋退出運動，對所夾持緊固的鉆頭進行松卸取出工件。