專利名稱：研磨鉆頭的制作方法
技術領域：
本發明是指一種在陶瓷和玻璃材料上鉆孔的方法及系統，尤指一種可在陶瓷和玻璃材料上產生平滑孔洞，且不會使陶瓷龜裂或缺損的研磨鉆頭。
所稱“陶瓷”、“磁磚”、“玻璃”、“石頭”和其它類似用語，對于在所有這些類似材料上鉆孔都能達成良好效果的本發明而言，均可互換使用。同樣地，在說明現有技術時，除另有注明外，這些用語亦可互換使用。
目前對磁磚鉆孔的方法主要有兩種敲破及鉆孔。
敲破一直是施工時的上選方法，尤其在安裝及修理水管時。為能接近水管，即以小釘槌和/或鑿子敲破磁磚而弄出一個孔洞。這種方法的最佳結果是弄出一個參差不齊的孔洞；最壞的結果則是把磁磚弄破碎或粉碎而必須更換。這技術總是需要某種型式的蓋板來遮住參差不齊的孔洞邊緣，和在孔洞周圍提供氣阻，其原因在于水管周圍縱然并非不可能但也難以緊密封合。若是處理像玻璃和許多結晶石材之類的結晶結構時，如果用鑿子或類似工具敲擊就會粉碎，以致無法采用這種敲破技術。
采用如
圖1A(現有技術)所示的一種也被稱為“鎢箭”，尖端為金剛鉆或硬質合金的鉆頭100。這種硬質合金鉆頭100的硬質合金尖端110通常是個矛型和能鉆透玻璃的金剛鉆研磨式或鎢尖端。硬質合金尖端式鉆頭100的使用者必須借用一種特殊的鉆模，仔細對準和扶穩用以轉動鉆頭的鉆機。這鉆模可確保用以鉆透玻璃的尖端能正確對準和施用適當的壓力。然而，因為這種硬質合金尖端式鉆頭100需要特殊的設備及取向，所以用它在現場鉆孔并不可行。這種鉆機的另一項限制是它的費用。再一項限制則是直徑小，標準尺寸的硬質合金尖端式鉆頭的直徑均小于1/2寸。此外，以這鉆頭100所鉆出的孔洞，通常都有銳邊，以致必須用金剛砂布或其它工具將其磨平，從而在磨平過程當中有割傷的危險。
要想在陶瓷和玻璃材料上鉆出較大的孔，例如直徑超過1寸時，現有技術的典型方法是使用如圖1B(現有技術)所示的一種涂布金剛鉆的箱式鉆頭120。分段尖端125涂布有金剛鉆，若以一具壓力鉆機適當對準時，即可切穿玻璃。這種箱式鉆頭120在使用期間必須不斷冷卻，通常是用抗凍劑或能對所產生的大量熱予以去除的其它液體。若未如此，便可能使玻璃碎裂和/或使鉆頭損壞，因而造成昂貴的代價。這種方法雖可用于工場，例如制燈工人、玻璃工人、或其他必須在陶瓷上鉆孔以便配線、按裝開關等工人所在的工場，但卻因為它需要對準作業，和大量的冷卻劑等，所以對水管安裝作業并不可行。
因此，若有一種無需煩人鉆模即可使用標準電鉆在玻璃、陶瓷、磁磚和類似材料上鉆孔，包含大直徑(大于1寸)的孔洞的裝置和方法，將是對現有技術的有用改良。
本發明的目的在于提供一種用以在玻璃、磁磚、陶瓷和類似材料上形成孔洞的新穎與改良裝置及方法，其能·使用一種能用于標準電鉆上的鉆頭·不須特殊潤滑劑；·在遠離使用者工場或工廠的工地現場使用；·形成一個在鉆孔后不須磨平的平滑孔洞；和·符合經濟效益。
以本發明的研磨鉆頭的結構與用法即可達成這些目的。此裝置通常是夾到一具標準的手持式電鉆。鉆頭是個圓柱體，且在其內部設有一個海綿式材料或掃除橡膠翼片。在導孔內部使水和研磨料混合，而在鉆頭靜止不動時，還可選擇經由圓柱體的頂部開口添加補充的研磨料和/或水。鉆頭宜與一個壓住待鉆孔材料的導件對齊。研磨料是經由圓柱體側面的孔洞流過，而圓柱體的底緣則會捕集研磨料和使其壓住玻璃或類似的固體材料，以便在這固體材料上磨出一個切削孔。最后磨削出的孔，其尺寸是以研磨圓柱式鉆頭的直徑為限，但通常可在1/2寸到4寸以上，唯其它尺寸亦可行。這切削孔通常具有平滑的邊緣，并無銳利的刃口。
本發明一種研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，其包含一圓柱體設于一連接元件上；該連接元件可連接至一鉆機；該圓柱體具有一圓柱基面，一圓柱側面，以及與該圓柱基面遠隔的一圓柱底緣；該圓柱基面是被連接到圓柱側面；該圓柱底緣具有一平滑表面；和該圓柱底緣可由研磨料在一固體材料上磨削出一圓形。
一種在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，該方法包含將一導件設在一固體材料的表面上；把研磨料裝入該導件的一導孔內；將一研磨圓柱式鉆頭置入該導件的導孔內，該研磨圓柱式鉆頭包含一圓柱體及一連接元件；該圓柱體包含一圓柱基面、一圓柱側面、和一與圓柱側面遠隔的圓柱底緣；連接元件是可被連接到一鉆機；起動該鉆機，使研磨圓柱式鉆頭轉動；和對研磨圓柱式鉆頭的圓柱底緣和固體材料之間的研磨料予以研磨，以在該固體材料磨穿一圓形。
關于本發明的其它目的，將從后述的詳細說明中顯然看出，以下將根據附圖作進一步詳細描述，其中圖1A及圖1B所示是保留用的玻璃及陶瓷鉆頭；圖2所示是一大直徑研磨鉆頭；圖3所示是一較小直徑研磨鉆頭；圖4所示是本發明的研磨鉆頭的內部；圖5所示是固定到一標準電鉆上的本發明的鉆頭；圖6所示是設在一片玻璃上的鉆孔導件圖7所示是本發明的研磨系統，其包含固定到一鉆機上和設于位在一片玻璃上的鉆孔導件內的鉆頭；圖8A及圖8B所示是鉆孔導件的一較佳實施例；和圖9A及圖9B所示是另一可供運用的實心研磨鉆頭。
本發明是指研磨圓柱式鉆頭1。在圖7所示的實施例中，研磨圓柱式鉆頭1是用于研磨系統10，該系統包含鉆機15，研磨圓柱式鉆頭1和導件9。
圖2所示是一較大直徑，而圖3所示者則為一較小直徑的研磨圓柱式鉆頭1。較大直徑的直徑通常大于2寸，而較小直徑的直徑通常小于2寸。除此外，該二鉆頭1的結構均相同。
如圖2至圖4所示，研磨圓柱式鉆頭1包含一個用以連接到鉆機的連接元件，該連接元件通常包含一支永久安裝在圓柱體11的圓柱基面5中心的連接軸4。或者，這鉆機連接元件可以是個套筒孔(未顯示)，以供容置如同現有套筒板手所用的套筒桿或軸(未顯示)。圓柱體11宜以一種原本在磨削/研磨過程中便耐熱與耐蝕的堅硬金屬制成。進料孔6宜在圓柱基面5周邊的附近橫貫圓柱基面5。在如圖3所未的另一實施例中，圓柱基面5被中斷和包含一個以上基面空穴14。在前述任一實施例中，圓柱基面5是固定到圓柱側面8，該側面設有與圓柱基面5遠隔的圓柱底緣2。圓柱底緣2宜平滑，且其表面不得為齒狀或其它不規則形狀。研磨槽口3是從圓柱底緣2朝向圓柱基面5橫切而成。在所舉的實施例中，研磨槽口3是從圓柱底緣2延伸到一個大約相當于圓柱側面8全長1/3到1/2以上的位置。
圓柱體11具有圓柱內部7。有個掃除材料18設在圓柱內部7，以便把研磨料導向圓柱底緣2。在所舉的實施例中，掃除材料18可以是如圖4所示的軟翼片17，或如圖5所示的海綿16。凡能使研磨料如前述般往外移動的任一材料均可使用。
如圖6所示設于一片玻璃20上的導件9，包含能對研磨圓柱式鉆頭1提供導引的導孔13。在圖8A(俯視圖)和圖8B(側視圖)所示的實施例中，導孔13設有研磨料輔助容器21。該容器21可讓研磨料的漿狀混合物從圓柱內部7循環流入研磨料輔助容器21內，然后再度回流到圓柱內部7和/或研磨槽口3內。此舉使研磨料在圓柱底緣2上達到更均勻的分配及涂布，也有助于冷卻研磨料。
或者，可使用圖9所示的研磨軸桿式鉆頭25在玻璃20磨削出一孔。于圖9B中予以較詳細顯示的研磨軸桿式鉆頭25，在其頂端設有一磨削面27。研磨軸桿式鉆頭25可以是個實心圓柱形轉軸，或可有個用以固定到鉆機15的圓柱形第一端，和一個包含磨削面27的扁平狀第二端。在前述任一實施例中，鉆頭尖26宜設在研磨軸桿式鉆頭25的頂端，以便在玻璃20上提供初始導引凹坑，讓這鉆頭25繞著其轉動而磨穿玻璃20以形成一孔。雖然這種可供運用的實心鉆頭在使用上并無絕對范圍限制，但磨削出的孔洞尺寸宜小于1寸。
圖7所示的研磨系統10即為使用研磨鉆頭1的較佳實施例。把研磨鉆頭1從連接軸4處卡入鉆機15。接著把導件9平放在玻璃20上，這玻璃可以是任何玻璃質材料，包含玻璃、磁磚、陶瓷、混凝土、層壓板(FormicaTM)、天然或合成石材、或類似的材料。為使破損減至最低，宜將玻璃20放在吸震材料上，例如軟木、地毯、硬橡膠等之上。或者，可將玻璃貼合安裝在一壁面上，屆時只要讓導件9頂著玻璃20即可。
把研磨料，例如金剛砂粉未、鋯粉未、與鈦或未與鈦混合的氧化鋁，或其它任何類似的研磨料裝入導孔13的底部，并與少量的水混合，以供形成一種稠度稀得足以流入研磨槽口3，卻又濃得足以具有適當研磨品質的漿混合物。把研磨鉆頭1放入導孔13內，使這研磨鉆頭1緊緊抵住玻璃20，且宜讓圓柱底緣2與玻璃20表面保持平行，和讓連接軸4與其保持垂直。或者，可經由進料孔6或基面空穴14把補充的研磨料以通常的澆入或注入方式裝進圓柱內部7。在另一實施例中，這研磨料是用普通的收集和/或吸收裝置予以凈化以供再利用。
接著打開鉆機15的電源，使研磨鉆頭1轉動，且宜以高速轉動。于是研磨料便在圓柱底緣2與玻璃20之間磨削，在玻璃20上磨削出一個圓形。圓柱內部7的研磨料則是朝著圓柱底緣2往外推送進入研磨槽口3內。另外，也因圓柱底緣2與玻璃20表面之間原有的間隙，研磨料會被推送到圓柱底緣2下方。轉動研磨鉆頭1的綜合離心力會強制研磨料移向圓柱底緣2，同時研磨料還會被海綿16或軟翼片17從玻璃20表面“掃”掉，和朝著圓柱底緣2導送。若是研磨料輔助容器21屬于導件的一部份，那么研磨料即從圓柱內部7經由研磨槽口3移入研磨料輔助容器21。該容器21內的研磨料也是經由研磨槽口3和從圓柱底緣2下方循環回流，而對圓柱底緣2提供均勻的研磨料。從半磨削的圓形取出研磨鉆頭1，再把補充研磨料裝入導孔13，或經由進料孔6或基面空穴14把研磨料注入圓柱內部7，即可達成添加補充研磨料的作業。
圓形穿過玻璃20，在玻璃20上產生一個沖切(Punch-out)圓板，隨后這圓板即會掉落，或以棒桿或類似推桿從基面空穴14處將這圓板推出的方式，即可從圓柱內部7把它其推出或敲出。
或者，如為較厚玻璃時，等研磨鉆頭1磨削的圓形約穿透玻璃的2/3后，那么在假定這玻璃20是透明或半透明而可供對齊時，便將導件9重新置于玻璃20反面的這圓形上。接著對這玻璃20磨削第二個圓形，直到其與第一面的圓形相遇為止。因為與圓柱底緣2相比，研磨料輔助容器21高高在上，以致能從圓柱底緣2下方進行循環回流作業，所以這種可供選用的方法可讓研磨料流入和流出該容器21。
于磨削過程中，宜定期從磨削圓形取出研磨鉆頭1，并用水沖洗以便能定期冷卻和添加補充研磨料。在所舉的這實施例中，磨削過程會定期暫停，通常是每分鐘暫停一次，以便從磨削圓形取出研磨鉆頭1，另取出導件9(如使用時)，并用水洗凈玻璃20表面和部份磨削圓形。這種清洗可除掉研磨料/水混合漿的切削屑。當越來越多的切削屑成為研磨料/水混合漿的一部份時，因為研磨料已被切削屑“稀釋”而在混合漿中的百分比變得越來越低，所以這混合漿的研磨/切削性質就減低。等這圓形經沖洗后，即裝回導件9(如使用時)，再把新的研磨料和少量的水一起裝入導孔13，接著把研磨鉆頭1重新插入部份切削圓形中，恢復磨削作業。
前述方法在水平固定玻璃20上進行的效果最佳，而同樣地，這玻璃可以是任何玻璃質材料或類似的堅硬固體，包含但不限于玻璃、磁磚、陶瓷、石材、或任何堅硬的結晶材料。這方法也可用于非水平表面，例如在磁磚壁上鉆孔以便接近水管。
在這磨削方法的所有實施例中，較宜的做法是只用輕輕的壓力來壓住圓柱底緣2。另外，應當只讓研磨料在圓柱底緣2下方從圓柱底緣2和玻璃20之間流過。如果對研磨鉆頭1和圓柱底緣2施加重壓，研磨料就會從鉆頭1和圓柱底緣2之間的界面區被推出，以致讓研磨料喪失研磨/切削能力。
前述所舉的各實施例雖然使用導件9來使研磨鉆頭1與玻璃20緊密對準，但在使用研磨鉆頭1和鉆機15時，只要仔細讓圓柱底緣2與玻璃20表面緊密對準，也可不用導件9。然而，由于研磨料會因懸吊及漏泄關系而使損失量增加，所以并不建議采用這方法。
研磨軸桿式鉆頭25的用法是與研磨圓柱式鉆頭1的操作相似。先將通常屬于研磨料與水混合的混合漿的研磨料放入導孔13內。接著把研磨軸桿式鉆頭25的第一端連接到鉆機15。研磨軸桿式鉆頭25的第二端則包含磨削面27與鉆頭尖26。鉆頭尖26是“掘(dig)”或“咬(bite)”入玻璃20中，使研磨軸桿式鉆頭25在該玻璃20的定位及正常定向上保持穩定。然后起動鉆機15，讓研磨軸桿式鉆頭25與磨削面26轉動。于是，磨削面26和玻璃20表面之間的研磨料就會在玻璃20中磨削出一個孔洞。接著繼續磨削，直到這孔洞穿過玻璃20為止。
前述研磨圓柱式鉆頭1是形成一圓形，再以其形成一個從玻璃20取下的圓板，因而留下孔洞。研磨軸桿式鉆頭25則是在玻璃20中磨削出整個孔洞，所需磨削的表面面積比研磨圓柱式鉆頭1大。因此，對于較小的孔洞(通常為直徑小于1寸者)，可用前述任一種方法及裝置，而對直徑大于1寸的孔洞，則宜使用研磨圓柱式鉆頭1。
權利要求
1.一種研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，其包含一圓柱體設于一連接元件上；該連接元件可連接至一鉆機；該圓柱體具有一圓柱基面，一圓柱側面，以及與該圓柱基面遠隔的一圓柱底緣；該圓柱基面是被連接到圓柱側面；該圓柱底緣具有一平滑表面；和該圓柱底緣可由研磨料在一固體材料上磨削出一圓形。
2.根據權利要求1所述的研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，另包含至少一個研磨槽口位在各該圓柱側面與圓柱底緣鄰接處并與該圓柱側面保持垂直；該研磨槽口可供容置研磨料。
3.根據權利要求1所述的研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，另包含一掃除材料設在圓柱體的圓柱內部，該掃除材料能把研磨料導向圓柱底緣。
4.根據權利要求1所述的研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，另包含至少一個進料孔設在圓柱基面上；該進料孔提供一條通道以供研磨料通入該圓柱體的內部。
5.根據權利要求1所述的研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，另包含至少一個基面空穴設在圓柱基面上；該基面空穴提供一條通道以供研磨料通入該圓柱體的內部。
6.根據權利要求1所述的研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，其中連接元件包含一支固定到圓柱基面的軸桿。
7.根據權利要求1所述的研磨圓柱式鉆頭，其特征在于，其中連接元件包含一個設在圓柱基面的套筒。
8.一種在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，該方法包含將一導件設在一固體材料的表面上；把研磨料裝入該導件的一導孔內；將一研磨圓柱式鉆頭置入該導件的導孔內，該研磨圓柱式鉆頭包含一圓柱體及一連接元件；該圓柱體包含一圓柱基面、一圓柱側面、和一與圓柱側面遠隔的圓柱底緣；連接元件是可被連接到一鉆機；起動該鉆機，使研磨圓柱式鉆頭轉動；和對研磨圓柱式鉆頭的圓柱底緣和固體材料之間的研磨料予以研磨，以在該固體材料磨穿一圓形。
9.根據權利要求8所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含把研磨圓柱式鉆頭內的研磨料掃向圓柱底緣。
10.根據權利要求8所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含把研磨料掃入設在圓柱側面并與圓柱底緣鄰接的至少一個研磨槽口內。
11.根據權利要求10所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含把研磨料裝入一研磨料輔助容器內，該容器是設在導孔的近旁；和使研磨料在圓柱內部與研磨料輔助容器之間循環。
12.根據權利要求8所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含當所述圓形約穿透固體材料的2/3時，便停止磨削步驟；將導件重新定攸在固體材料的反面，同時與所述圓形對齊；和在固體材料的反面進行磨削，以完成所述孔洞。
13.根據權利要求8所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，其中固體材料是設在一非水平平面上。
14.根據權利要求8所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含在該圓形穿過固體材料前，間歇地停止磨削步驟；洗凈該圓形；將研磨料重新裝入導孔；和恢復磨削步驟。
15.根據權利要求8所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含使水與研磨料混合，以供形成一種研磨漿混合物。
16.一種在固體村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，該方法包含將研磨料置于鄰近一研磨圓柱式鉆頭的圓柱底緣處，該研磨圓柱式鉆頭包含一圓柱體及一連接元件；該圓柱體包含一圓柱基面、一圓柱側面、和一與圓柱側面遠隔的圓柱底緣；連接元件是可被連接到一鉆機；使圓柱底緣抵住固體材料的表面；起動該鉆機，使研磨圓柱式鉆頭轉動；和對研磨圓柱式鉆頭的圓柱底緣和固體材料之間的研磨料予以研磨，以在該固體材料磨穿一圓形。
17.根據權利要求16所述的在固體村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含將研磨料裝入圓柱體的內部；和把圓柱體內部的研磨料掃向圓柱底緣。
18.根據權利要求16所述的在固體村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含將研磨料裝入圓柱體的內部；和把研磨料掃入設在圓柱側面并與圓柱底緣鄰接的至少一個研磨槽口內。
19.根據權利要求16所述的在固體村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，其中固體材料是設在一非水平平面上。
20.根據權利要求16所述的在固體村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含在所述圓形穿過固體材料前，間歇地停止磨削步驟；洗凈所述圓形；將研磨料重新施用在圓柱底緣的鄰接處；和恢復磨削步驟。
21.一種在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，該方法包含將一導件設在該固體材料的表面上；把研磨料裝入該導件的一導孔內；將一研磨軸桿式鉆頭置入導件的導孔內，該研磨軸桿式鉆頭包含一支設有第一端和第二端的軸桿，該第一端是可被連接到一鉆機，第二端則包含一磨削面；起動該鉆機，使研磨軸桿式鉆頭轉動；和對研磨軸桿式鉆頭的磨削面和固體材料之間的研磨料予以研磨，以在該固體材料磨穿一圓形。
22.根據權利要求21所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含以設于該研磨軸桿式鉆頭其磨削面上并與該軸桿軸心線對齊的一點，穩定地抵住該固體材料表面。
23.根據權利要求21所述的在固體材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含以水與研磨料混合，以供形成一種研磨漿混合物。
全文摘要
本發明一種研磨圓柱式鉆頭,其包含:一圓柱體設于一連接元件上;該連接元件可連接至一鉆機;該圓柱體具有一圓柱基面,一圓柱側面,以及與該圓柱基面遠隔的一圓柱底緣;該圓柱基面是被連接到圓柱側面;該圓柱底緣具有一平滑表面;和該圓柱底緣可由研磨料在一固體材料上磨削出一圓形。
文檔編號B23B51/00GK1385286SQ0111802
公開日2002年12月18日 申請日期2001年5月15日 優先權日2001年5月15日
發明者勞倫斯·李 申請人:勞倫斯·李