专利名称：研磨钻头的制作方法
技术领域：
本发明是指一种在陶瓷和玻璃材料上钻孔的方法及系统，尤指一种可在陶瓷和玻璃材料上产生平滑孔洞，且不会使陶瓷龟裂或缺损的研磨钻头。
所称“陶瓷”、“磁砖”、“玻璃”、“石头”和其它类似用语，对于在所有这些类似材料上钻孔都能达成良好效果的本发明而言，均可互换使用。同样地，在说明现有技术时，除另有注明外，这些用语亦可互换使用。
目前对磁砖钻孔的方法主要有两种敲破及钻孔。
敲破一直是施工时的上选方法，尤其在安装及修理水管时。为能接近水管，即以小钉槌和/或凿子敲破磁砖而弄出一个孔洞。这种方法的最佳结果是弄出一个参差不齐的孔洞；最坏的结果则是把磁砖弄破碎或粉碎而必须更换。这技术总是需要某种型式的盖板来遮住参差不齐的孔洞边缘，和在孔洞周围提供气阻，其原因在于水管周围纵然并非不可能但也难以紧密封合。若是处理像玻璃和许多结晶石材之类的结晶结构时，如果用凿子或类似工具敲击就会粉碎，以致无法采用这种敲破技术。
采用如
图1A(现有技术)所示的一种也被称为“钨箭”，尖端为金刚钻或硬质合金的钻头100。这种硬质合金钻头100的硬质合金尖端110通常是个矛型和能钻透玻璃的金刚钻研磨式或钨尖端。硬质合金尖端式钻头100的使用者必须借用一种特殊的钻模，仔细对准和扶稳用以转动钻头的钻机。这钻模可确保用以钻透玻璃的尖端能正确对准和施用适当的压力。然而，因为这种硬质合金尖端式钻头100需要特殊的设备及取向，所以用它在现场钻孔并不可行。这种钻机的另一项限制是它的费用。再一项限制则是直径小，标准尺寸的硬质合金尖端式钻头的直径均小于1/2寸。此外，以这钻头100所钻出的孔洞，通常都有锐边，以致必须用金刚砂布或其它工具将其磨平，从而在磨平过程当中有割伤的危险。
要想在陶瓷和玻璃材料上钻出较大的孔，例如直径超过1寸时，现有技术的典型方法是使用如图1B(现有技术)所示的一种涂布金刚钻的箱式钻头120。分段尖端125涂布有金刚钻，若以一具压力钻机适当对准时，即可切穿玻璃。这种箱式钻头120在使用期间必须不断冷却，通常是用抗冻剂或能对所产生的大量热予以去除的其它液体。若未如此，便可能使玻璃碎裂和/或使钻头损坏，因而造成昂贵的代价。这种方法虽可用于工场，例如制灯工人、玻璃工人、或其他必须在陶瓷上钻孔以便配线、按装开关等工人所在的工场，但却因为它需要对准作业，和大量的冷却剂等，所以对水管安装作业并不可行。
因此，若有一种无需烦人钻模即可使用标准电钻在玻璃、陶瓷、磁砖和类似材料上钻孔，包含大直径(大于1寸)的孔洞的装置和方法，将是对现有技术的有用改良。
本发明的目的在于提供一种用以在玻璃、磁砖、陶瓷和类似材料上形成孔洞的新颖与改良装置及方法，其能·使用一种能用于标准电钻上的钻头·不须特殊润滑剂；·在远离使用者工场或工厂的工地现场使用；·形成一个在钻孔后不须磨平的平滑孔洞；和·符合经济效益。
以本发明的研磨钻头的结构与用法即可达成这些目的。此装置通常是夹到一具标准的手持式电钻。钻头是个圆柱体，且在其内部设有一个海绵式材料或扫除橡胶翼片。在导孔内部使水和研磨料混合，而在钻头静止不动时，还可选择经由圆柱体的顶部开口添加补充的研磨料和/或水。钻头宜与一个压住待钻孔材料的导件对齐。研磨料是经由圆柱体侧面的孔洞流过，而圆柱体的底缘则会捕集研磨料和使其压住玻璃或类似的固体材料，以便在这固体材料上磨出一个切削孔。最后磨削出的孔，其尺寸是以研磨圆柱式钻头的直径为限，但通常可在1/2寸到4寸以上，唯其它尺寸亦可行。这切削孔通常具有平滑的边缘，并无锐利的刃口。
本发明一种研磨圆柱式钻头，其特征在于，其包含一圆柱体设于一连接元件上；该连接元件可连接至一钻机；该圆柱体具有一圆柱基面，一圆柱侧面，以及与该圆柱基面远隔的一圆柱底缘；该圆柱基面是被连接到圆柱侧面；该圆柱底缘具有一平滑表面；和该圆柱底缘可由研磨料在一固体材料上磨削出一圆形。
一种在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，该方法包含将一导件设在一固体材料的表面上；把研磨料装入该导件的一导孔内；将一研磨圆柱式钻头置入该导件的导孔内，该研磨圆柱式钻头包含一圆柱体及一连接元件；该圆柱体包含一圆柱基面、一圆柱侧面、和一与圆柱侧面远隔的圆柱底缘；连接元件是可被连接到一钻机；起动该钻机，使研磨圆柱式钻头转动；和对研磨圆柱式钻头的圆柱底缘和固体材料之间的研磨料予以研磨，以在该固体材料磨穿一圆形。
关于本发明的其它目的，将从后述的详细说明中显然看出，以下将根据附图作进一步详细描述，其中图1A及图1B所示是保留用的玻璃及陶瓷钻头；图2所示是一大直径研磨钻头；图3所示是一较小直径研磨钻头；图4所示是本发明的研磨钻头的内部；图5所示是固定到一标准电钻上的本发明的钻头；图6所示是设在一片玻璃上的钻孔导件图7所示是本发明的研磨系统，其包含固定到一钻机上和设于位在一片玻璃上的钻孔导件内的钻头；图8A及图8B所示是钻孔导件的一较佳实施例；和图9A及图9B所示是另一可供运用的实心研磨钻头。
本发明是指研磨圆柱式钻头1。在图7所示的实施例中，研磨圆柱式钻头1是用于研磨系统10，该系统包含钻机15，研磨圆柱式钻头1和导件9。
图2所示是一较大直径，而图3所示者则为一较小直径的研磨圆柱式钻头1。较大直径的直径通常大于2寸，而较小直径的直径通常小于2寸。除此外，该二钻头1的结构均相同。
如图2至图4所示，研磨圆柱式钻头1包含一个用以连接到钻机的连接元件，该连接元件通常包含一支永久安装在圆柱体11的圆柱基面5中心的连接轴4。或者，这钻机连接元件可以是个套筒孔(未显示)，以供容置如同现有套筒板手所用的套筒杆或轴(未显示)。圆柱体11宜以一种原本在磨削/研磨过程中便耐热与耐蚀的坚硬金属制成。进料孔6宜在圆柱基面5周边的附近横贯圆柱基面5。在如图3所未的另一实施例中，圆柱基面5被中断和包含一个以上基面空穴14。在前述任一实施例中，圆柱基面5是固定到圆柱侧面8，该侧面设有与圆柱基面5远隔的圆柱底缘2。圆柱底缘2宜平滑，且其表面不得为齿状或其它不规则形状。研磨槽口3是从圆柱底缘2朝向圆柱基面5横切而成。在所举的实施例中，研磨槽口3是从圆柱底缘2延伸到一个大约相当于圆柱侧面8全长1/3到1/2以上的位置。
圆柱体11具有圆柱内部7。有个扫除材料18设在圆柱内部7，以便把研磨料导向圆柱底缘2。在所举的实施例中，扫除材料18可以是如图4所示的软翼片17，或如图5所示的海绵16。凡能使研磨料如前述般往外移动的任一材料均可使用。
如图6所示设于一片玻璃20上的导件9，包含能对研磨圆柱式钻头1提供导引的导孔13。在图8A(俯视图)和图8B(侧视图)所示的实施例中，导孔13设有研磨料辅助容器21。该容器21可让研磨料的浆状混合物从圆柱内部7循环流入研磨料辅助容器21内，然后再度回流到圆柱内部7和/或研磨槽口3内。此举使研磨料在圆柱底缘2上达到更均匀的分配及涂布，也有助于冷却研磨料。
或者，可使用图9所示的研磨轴杆式钻头25在玻璃20磨削出一孔。于图9B中予以较详细显示的研磨轴杆式钻头25，在其顶端设有一磨削面27。研磨轴杆式钻头25可以是个实心圆柱形转轴，或可有个用以固定到钻机15的圆柱形第一端，和一个包含磨削面27的扁平状第二端。在前述任一实施例中，钻头尖26宜设在研磨轴杆式钻头25的顶端，以便在玻璃20上提供初始导引凹坑，让这钻头25绕着其转动而磨穿玻璃20以形成一孔。虽然这种可供运用的实心钻头在使用上并无绝对范围限制，但磨削出的孔洞尺寸宜小于1寸。
图7所示的研磨系统10即为使用研磨钻头1的较佳实施例。把研磨钻头1从连接轴4处卡入钻机15。接着把导件9平放在玻璃20上，这玻璃可以是任何玻璃质材料，包含玻璃、磁砖、陶瓷、混凝土、层压板(FormicaTM)、天然或合成石材、或类似的材料。为使破损减至最低，宜将玻璃20放在吸震材料上，例如软木、地毯、硬橡胶等之上。或者，可将玻璃贴合安装在一壁面上，届时只要让导件9顶着玻璃20即可。
把研磨料，例如金刚砂粉未、锆粉未、与钛或未与钛混合的氧化铝，或其它任何类似的研磨料装入导孔13的底部，并与少量的水混合，以供形成一种稠度稀得足以流入研磨槽口3，却又浓得足以具有适当研磨品质的浆混合物。把研磨钻头1放入导孔13内，使这研磨钻头1紧紧抵住玻璃20，且宜让圆柱底缘2与玻璃20表面保持平行，和让连接轴4与其保持垂直。或者，可经由进料孔6或基面空穴14把补充的研磨料以通常的浇入或注入方式装进圆柱内部7。在另一实施例中，这研磨料是用普通的收集和/或吸收装置予以净化以供再利用。
接着打开钻机15的电源，使研磨钻头1转动，且宜以高速转动。于是研磨料便在圆柱底缘2与玻璃20之间磨削，在玻璃20上磨削出一个圆形。圆柱内部7的研磨料则是朝着圆柱底缘2往外推送进入研磨槽口3内。另外，也因圆柱底缘2与玻璃20表面之间原有的间隙，研磨料会被推送到圆柱底缘2下方。转动研磨钻头1的综合离心力会强制研磨料移向圆柱底缘2，同时研磨料还会被海绵16或软翼片17从玻璃20表面“扫”掉，和朝着圆柱底缘2导送。若是研磨料辅助容器21属于导件的一部份，那么研磨料即从圆柱内部7经由研磨槽口3移入研磨料辅助容器21。该容器21内的研磨料也是经由研磨槽口3和从圆柱底缘2下方循环回流，而对圆柱底缘2提供均匀的研磨料。从半磨削的圆形取出研磨钻头1，再把补充研磨料装入导孔13，或经由进料孔6或基面空穴14把研磨料注入圆柱内部7，即可达成添加补充研磨料的作业。
圆形穿过玻璃20，在玻璃20上产生一个冲切(Punch-out)圆板，随后这圆板即会掉落，或以棒杆或类似推杆从基面空穴14处将这圆板推出的方式，即可从圆柱内部7把它其推出或敲出。
或者，如为较厚玻璃时，等研磨钻头1磨削的圆形约穿透玻璃的2/3后，那么在假定这玻璃20是透明或半透明而可供对齐时，便将导件9重新置于玻璃20反面的这圆形上。接着对这玻璃20磨削第二个圆形，直到其与第一面的圆形相遇为止。因为与圆柱底缘2相比，研磨料辅助容器21高高在上，以致能从圆柱底缘2下方进行循环回流作业，所以这种可供选用的方法可让研磨料流入和流出该容器21。
于磨削过程中，宜定期从磨削圆形取出研磨钻头1，并用水冲洗以便能定期冷却和添加补充研磨料。在所举的这实施例中，磨削过程会定期暂停，通常是每分钟暂停一次，以便从磨削圆形取出研磨钻头1，另取出导件9(如使用时)，并用水洗净玻璃20表面和部份磨削圆形。这种清洗可除掉研磨料/水混合浆的切削屑。当越来越多的切削屑成为研磨料/水混合浆的一部份时，因为研磨料已被切削屑“稀释”而在混合浆中的百分比变得越来越低，所以这混合浆的研磨/切削性质就减低。等这圆形经冲洗后，即装回导件9(如使用时)，再把新的研磨料和少量的水一起装入导孔13，接着把研磨钻头1重新插入部份切削圆形中，恢复磨削作业。
前述方法在水平固定玻璃20上进行的效果最佳，而同样地，这玻璃可以是任何玻璃质材料或类似的坚硬固体，包含但不限于玻璃、磁砖、陶瓷、石材、或任何坚硬的结晶材料。这方法也可用于非水平表面，例如在磁砖壁上钻孔以便接近水管。
在这磨削方法的所有实施例中，较宜的做法是只用轻轻的压力来压住圆柱底缘2。另外，应当只让研磨料在圆柱底缘2下方从圆柱底缘2和玻璃20之间流过。如果对研磨钻头1和圆柱底缘2施加重压，研磨料就会从钻头1和圆柱底缘2之间的界面区被推出，以致让研磨料丧失研磨/切削能力。
前述所举的各实施例虽然使用导件9来使研磨钻头1与玻璃20紧密对准，但在使用研磨钻头1和钻机15时，只要仔细让圆柱底缘2与玻璃20表面紧密对准，也可不用导件9。然而，由于研磨料会因悬吊及漏泄关系而使损失量增加，所以并不建议采用这方法。
研磨轴杆式钻头25的用法是与研磨圆柱式钻头1的操作相似。先将通常属于研磨料与水混合的混合浆的研磨料放入导孔13内。接着把研磨轴杆式钻头25的第一端连接到钻机15。研磨轴杆式钻头25的第二端则包含磨削面27与钻头尖26。钻头尖26是“掘(dig)”或“咬(bite)”入玻璃20中，使研磨轴杆式钻头25在该玻璃20的定位及正常定向上保持稳定。然后起动钻机15，让研磨轴杆式钻头25与磨削面26转动。于是，磨削面26和玻璃20表面之间的研磨料就会在玻璃20中磨削出一个孔洞。接著继续磨削，直到这孔洞穿过玻璃20为止。
前述研磨圆柱式钻头1是形成一圆形，再以其形成一个从玻璃20取下的圆板，因而留下孔洞。研磨轴杆式钻头25则是在玻璃20中磨削出整个孔洞，所需磨削的表面面积比研磨圆柱式钻头1大。因此，对于较小的孔洞(通常为直径小于1寸者)，可用前述任一种方法及装置，而对直径大于1寸的孔洞，则宜使用研磨圆柱式钻头1。
权利要求
1.一种研磨圆柱式钻头，其特征在于，其包含一圆柱体设于一连接元件上；该连接元件可连接至一钻机；该圆柱体具有一圆柱基面，一圆柱侧面，以及与该圆柱基面远隔的一圆柱底缘；该圆柱基面是被连接到圆柱侧面；该圆柱底缘具有一平滑表面；和该圆柱底缘可由研磨料在一固体材料上磨削出一圆形。
2.根据权利要求1所述的研磨圆柱式钻头，其特征在于，另包含至少一个研磨槽口位在各该圆柱侧面与圆柱底缘邻接处并与该圆柱侧面保持垂直；该研磨槽口可供容置研磨料。
3.根据权利要求1所述的研磨圆柱式钻头，其特征在于，另包含一扫除材料设在圆柱体的圆柱内部，该扫除材料能把研磨料导向圆柱底缘。
4.根据权利要求1所述的研磨圆柱式钻头，其特征在于，另包含至少一个进料孔设在圆柱基面上；该进料孔提供一条通道以供研磨料通入该圆柱体的内部。
5.根据权利要求1所述的研磨圆柱式钻头，其特征在于，另包含至少一个基面空穴设在圆柱基面上；该基面空穴提供一条通道以供研磨料通入该圆柱体的内部。
6.根据权利要求1所述的研磨圆柱式钻头，其特征在于，其中连接元件包含一支固定到圆柱基面的轴杆。
7.根据权利要求1所述的研磨圆柱式钻头，其特征在于，其中连接元件包含一个设在圆柱基面的套筒。
8.一种在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，该方法包含将一导件设在一固体材料的表面上；把研磨料装入该导件的一导孔内；将一研磨圆柱式钻头置入该导件的导孔内，该研磨圆柱式钻头包含一圆柱体及一连接元件；该圆柱体包含一圆柱基面、一圆柱侧面、和一与圆柱侧面远隔的圆柱底缘；连接元件是可被连接到一钻机；起动该钻机，使研磨圆柱式钻头转动；和对研磨圆柱式钻头的圆柱底缘和固体材料之间的研磨料予以研磨，以在该固体材料磨穿一圆形。
9.根据权利要求8所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含把研磨圆柱式钻头内的研磨料扫向圆柱底缘。
10.根据权利要求8所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含把研磨料扫入设在圆柱侧面并与圆柱底缘邻接的至少一个研磨槽口内。
11.根据权利要求10所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含把研磨料装入一研磨料辅助容器内，该容器是设在导孔的近旁；和使研磨料在圆柱内部与研磨料辅助容器之间循环。
12.根据权利要求8所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含当所述圆形约穿透固体材料的2/3时，便停止磨削步骤；将导件重新定攸在固体材料的反面，同时与所述圆形对齐；和在固体材料的反面进行磨削，以完成所述孔洞。
13.根据权利要求8所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，其中固体材料是设在一非水平平面上。
14.根据权利要求8所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含在该圆形穿过固体材料前，间歇地停止磨削步骤；洗净该圆形；将研磨料重新装入导孔；和恢复磨削步骤。
15.根据权利要求8所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含使水与研磨料混合，以供形成一种研磨浆混合物。
16.一种在固体村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，该方法包含将研磨料置于邻近一研磨圆柱式钻头的圆柱底缘处，该研磨圆柱式钻头包含一圆柱体及一连接元件；该圆柱体包含一圆柱基面、一圆柱侧面、和一与圆柱侧面远隔的圆柱底缘；连接元件是可被连接到一钻机；使圆柱底缘抵住固体材料的表面；起动该钻机，使研磨圆柱式钻头转动；和对研磨圆柱式钻头的圆柱底缘和固体材料之间的研磨料予以研磨，以在该固体材料磨穿一圆形。
17.根据权利要求16所述的在固体村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含将研磨料装入圆柱体的内部；和把圆柱体内部的研磨料扫向圆柱底缘。
18.根据权利要求16所述的在固体村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含将研磨料装入圆柱体的内部；和把研磨料扫入设在圆柱侧面并与圆柱底缘邻接的至少一个研磨槽口内。
19.根据权利要求16所述的在固体村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，其中固体材料是设在一非水平平面上。
20.根据权利要求16所述的在固体村料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含在所述圆形穿过固体材料前，间歇地停止磨削步骤；洗净所述圆形；将研磨料重新施用在圆柱底缘的邻接处；和恢复磨削步骤。
21.一种在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，该方法包含将一导件设在该固体材料的表面上；把研磨料装入该导件的一导孔内；将一研磨轴杆式钻头置入导件的导孔内，该研磨轴杆式钻头包含一支设有第一端和第二端的轴杆，该第一端是可被连接到一钻机，第二端则包含一磨削面；起动该钻机，使研磨轴杆式钻头转动；和对研磨轴杆式钻头的磨削面和固体材料之间的研磨料予以研磨，以在该固体材料磨穿一圆形。
22.根据权利要求21所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含以设于该研磨轴杆式钻头其磨削面上并与该轴杆轴心线对齐的一点，稳定地抵住该固体材料表面。
23.根据权利要求21所述的在固体材料中形成一孔洞的方法，其特征在于，另包含以水与研磨料混合，以供形成一种研磨浆混合物。
全文摘要
本发明一种研磨圆柱式钻头,其包含:一圆柱体设于一连接元件上;该连接元件可连接至一钻机;该圆柱体具有一圆柱基面,一圆柱侧面,以及与该圆柱基面远隔的一圆柱底缘;该圆柱基面是被连接到圆柱侧面;该圆柱底缘具有一平滑表面;和该圆柱底缘可由研磨料在一固体材料上磨削出一圆形。
文档编号B23B51/00GK1385286SQ0111802
公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月15日 优先权日2001年5月15日
发明者劳伦斯·李 申请人:劳伦斯·李