專利名稱：具有材料偏轉(zhuǎn)突出部的旋轉(zhuǎn)切削頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切削刀具，用于切穿松軟土地或者對放置在地面例如瀝青路面上的相對松軟的材料進(jìn)行切削。
背景技術(shù)：
采礦、挖掘和道路路面重整操作一般通過迫使旋轉(zhuǎn)切削頭穿入所切割的材料中而得以進(jìn)行。該切削頭安裝在從動支撐件例如轉(zhuǎn)筒、固定梁或類似部件上，從而迫使其穿入材料中。典型的切削頭包括被銅焊到鋼柄前表面上的堅(jiān)硬的硬質(zhì)合金切削端。該鋼柄通過保持器套筒被安裝在刀架中，所述保持器套筒使得該切削頭繞切削頭的中心軸線相對于刀架自由旋轉(zhuǎn)，而同時阻止該切削頭沿軸向脫離刀架。由于能夠自由的旋轉(zhuǎn)，該切削端基本上是自磨銳的(self-sharpening)。
應(yīng)當(dāng)理解，除了用于切穿松軟材料例如瀝青之外，上述類型的切削機(jī)構(gòu)已被用于切穿堅(jiān)硬的材料，例如巖石和冰。在切削巖石期間，最高幾率的刀頭磨損發(fā)生在硬質(zhì)合金切削端處，因此該刀頭的磨損壽命由其硬質(zhì)合金切削端決定。然而，在切割相對松軟的材料例如瀝青、煤以及鹽期間，最高幾率的磨損則發(fā)生在刀柄處，即由磨擦并且撞擊刀柄的被切割瀝青所引起的侵蝕。因此，當(dāng)在道路路面重整操作期間切割瀝青時，切削頭的磨損壽命由其刀柄決定。
提供這樣一種切削頭將是令人期望的，當(dāng)其用于切割松軟的材料例如瀝青時具有提高的磨損壽命。
在美國專利No.4,725,098中公開了一種切削頭，其中在緊位于安裝在刀頭頭部內(nèi)的硬質(zhì)合金切削端后面的該刀頭頭部的錐形側(cè)表面內(nèi)，機(jī)加工有凹槽，該專利在本文中做為參考。在該凹槽內(nèi)涂覆堅(jiān)硬表面從而形成抗腐蝕環(huán)，該環(huán)可以與上述側(cè)表面相齊平，或者沿徑向稍稍的從該側(cè)表面突出出來。盡管其由堅(jiān)硬材料形成，該環(huán)將經(jīng)受由切屑產(chǎn)生的相當(dāng)嚴(yán)重的腐蝕，因此將具有比較有限的壽命。
在2002年1月30日提交的、發(fā)明人為Kent Peay和Timothy J.Shean、發(fā)明名稱為“Rotary Cutting Bit with Material-Deflecting Ledge”并且在此一并做為參考的美國專利申請No.10/058,387中披露了一種切削頭，其具有錐形的側(cè)表面，在該錐形側(cè)表面上具有突起的突出部。該突出部可以與該本體的其它部分形成為一體，或者形成為固定在本體上的獨(dú)立的環(huán)。該突出部相對于位于其上的本體部分具有足夠長的直徑，從而被切削材料趨向于積聚在該突出部上并且保護(hù)其下的本體部分的材料不受腐蝕。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在此種切削頭上的突出部非常易于受到磨損。
提供一種具有抗腐蝕結(jié)構(gòu)并具有提高的壽命的切削頭是令人所期望的。提供一種易于制造并且僅需要相對很少的制造工序的切削頭也是令人所期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種切削頭，其包括具有前表面和側(cè)表面的本體，該側(cè)表面具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部，該本體在肩部上方的直徑不大于在肩部處的直徑；還包括比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種切削頭，其包括具有前表面和圓柱形側(cè)表面部分的本體，該圓柱形側(cè)表面部分具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。該前表面與環(huán)的頂部之間的距離與本體的前表面和底表面之間的距離的比值為0.15到0.5。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種切削頭，其包括具有前表面和圓柱形側(cè)表面部分的本體，該圓柱形側(cè)表面部分具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；連接到該前表面的切削端；以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。該切削端底部的直徑與位于該切削端底部的本體的直徑之間的比值為0.72到0.95。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種切削頭，其包括具有前表面和圓柱形側(cè)表面部分的本體，該圓柱形側(cè)表面部分具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；連接到該前表面的切削端；以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。該切削端的直徑與該環(huán)的外直徑之間的比值為0.60到0.80。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種切削頭，其包括具有前表面和側(cè)表面的本體，該側(cè)表面具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的第一肩部，該本體在第一肩部上方的直徑不大于在第一肩部處的直徑；以及位于第一肩部下面的第二肩部，該本體在第二肩部上方的直徑不大于在第二肩部處的直徑，以及第一環(huán)和第二環(huán)，所述環(huán)分別在第一肩部和第二肩部的前表面處與本體相連接。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于與切削頭相連接的切削端，其包括基部、尖部和側(cè)部，該尖部基本為凸起的形狀，該側(cè)部在基部與尖部之間延伸，該側(cè)部基本為凹入的形狀。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種包括切削端的切削頭，該切削端具有基部、尖部和側(cè)部，該尖部基本為凸起的形狀，該側(cè)部在基部與尖部之間延伸，該側(cè)部基本為凹入的形狀并且在接合部與尖部相交。該切削頭還具有本體，以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)。該本體具有用于與切削端相連接的前表面、底表面、位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。所述接合部和底部限定出一個假想的圓錐體，并且該環(huán)設(shè)置在該圓錐體的內(nèi)部。
附圖簡要說明下面通過結(jié)合附圖詳細(xì)描述其優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將變的更為明顯，其中相同的數(shù)字表示相同的元件，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削頭的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削頭的側(cè)視圖，示出切削材料積聚在刀頭上；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削頭的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1和2中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的切削頭21。該切削頭21包括具有前表面25和側(cè)表面27的本體23。該側(cè)表面27具有位于前表面25下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部29。切削端31優(yōu)選的通過銅焊方式與前表面25相連接，優(yōu)選的，該切削端比本體23更為堅(jiān)硬。
優(yōu)選比本體23更為堅(jiān)硬的環(huán)33例如通過銅焊方式在肩部29的前表面35處與本體相連接。優(yōu)選的，該本體23在肩部29上面部分的直徑不大于在該肩部處的直徑，并且優(yōu)選的，在肩部29上面，本體23的側(cè)表面27的至少一個部分37是柱狀的，更優(yōu)選的是圓柱狀的，從而具有內(nèi)圓直徑的環(huán)能夠在該本體23上滑動至肩部29。因?yàn)楸倔w23在肩部29上面部分的直徑不大于在該肩部處的直徑，無需引起在本體上機(jī)加工凹槽而導(dǎo)致的加工成本。同樣的，該本體23可以是冷成型的。環(huán)33優(yōu)選定位在肩部29的上面并且在相同的操作中銅焊到本體23上，特別的相比于需要形成有凹槽的刀頭，這可以降低制造成本。然而，如果期望或者必須，該肩部29可以是位于側(cè)表面內(nèi)的凹槽的一部分，并且該環(huán)可以是例如通過該凹槽的上和下表面保持定位的開口環(huán)。這里該環(huán)33示意為基本為圓形的形狀，然而，可以意識到，該環(huán)可以具有任何所期望的形狀，例如六邊形、八邊形等。
在示于圖3的切削頭21’中，本體23’在第一肩部29下面還具有第二肩部39。同樣的，優(yōu)選的該本體23’在該第二肩部39上面的直徑不大于在該第二肩部39處的直徑，以便促使第二環(huán)41在本體上滑動到第二肩部處，在該處，該第二環(huán)41在第二肩部的前表面與本體相連接。同樣，如果期望或者必須，該肩部39可以是位于側(cè)表面內(nèi)的凹槽的一部分，并且該環(huán)41可以是例如通過該凹槽的上和下表面保持定位的開口環(huán)。
前表面25與環(huán)33的頂部43之間的距離A與本體的前表面和底表面45之間的距離B的比值優(yōu)選為0.15到0.5。期望被切削的材料將會積聚在環(huán)33上，并且通過進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)材料而避免位于該環(huán)和切削端31之間的本體23受到腐蝕。優(yōu)選的在本體23的底部設(shè)置凸緣47，該凸緣47優(yōu)選的與本體23形成為一體。以類似于材料在環(huán)33上積聚的方式，被切削材料趨向于在該凸緣47上積聚。
在過去，切削端和本體的底部凸緣之間的磨損模式傾向于在圖2中由虛線所示的類似“高爾夫球座”的形狀。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在通常會經(jīng)受嚴(yán)重腐蝕的區(qū)域內(nèi)，通過設(shè)置環(huán)33，可以為本體23帶來顯著降低的材料損耗量，并且磨損模式傾向于在圖2中由陰影區(qū)域Y所示的類似雙重“高爾夫球座”的形狀。雖然避免本體磨損是所期望的，同樣期望的是確保該環(huán)33位于距切削端31充分遠(yuǎn)的距離處，從而避免影響切削效果，而這一點(diǎn)可以通過將距離A與距離B之間的比值保持在0.15到0.5的范圍內(nèi)而得以實(shí)現(xiàn)。如果如在圖3中所示的一樣設(shè)置第二肩部39和環(huán)41，則與第一環(huán)33的情況相同，前表面25與第二環(huán)41的頂部49之間的距離A’與本體的前表面和底表面45之間的距離B的比值優(yōu)選為0.15到0.5。這樣便將第一環(huán)33和第二環(huán)41均放置于在其它情況下將成為本體23的最大磨損區(qū)域的位置處。
切削端31的直徑C與位于該切削端底部的本體23的直徑D之間的比值優(yōu)選為0.72到0.95。前表面25優(yōu)選的為凹入的形狀從而限定有擋壁51，在該擋壁51內(nèi)切削端31通過銅焊進(jìn)行連接。擋壁49的目的包括避免銅焊液從切削端31和前表面25之間流出，并且當(dāng)本體23冷卻時用作減壓器。當(dāng)C/D接近等于1時，擋壁49的厚度被減小并且用于形成本體23所需要的材料更少。當(dāng)C/D從1向0變化時，本體23包含更多的材料并且其使用壽命期限趨向于接近由更堅(jiān)硬材料制成的切削端31的使用壽命期限。
切削端31的直徑C與環(huán)的外直徑E之間的比值優(yōu)選為0.60到0.80。如在圖1-3中可看出的，切削端31優(yōu)選的具有在擋壁49內(nèi)部銅焊到前表面25的底表面52，向上延伸到折點(diǎn)55處的凹的表面部分53，以及通常為凸起狀的尖部57。如在圖2和3中所看出的，假想的錐體59穿過位于凸緣47的外邊緣處的點(diǎn)61以及折點(diǎn)55而延伸至沿著本體23的中心軸線位于尖部57上方的點(diǎn)63。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，理想的情況是，將位于刀頭21上的所有的點(diǎn)、包括環(huán)33上的點(diǎn)，全部納入該錐體59的內(nèi)部或者至少基本的位于其內(nèi)部。向外延伸出該錐體的點(diǎn)非常易于被腐蝕。通過將C/E保持在0.60到0.80的范圍內(nèi)，尤其是當(dāng)A/B在0.15到0.50并且C/D在0.72到0.95的范圍內(nèi)的時候，環(huán)33上的最外點(diǎn)趨于落在錐體59上或者位于其內(nèi)部，并且受到的磨損更少。優(yōu)選的，上面結(jié)合僅僅具有環(huán)33的切削頭所描述的關(guān)系對于具有兩個或者更多個環(huán)的刀頭也是成立的，例如，圖3中所示的具有環(huán)41的刀頭21’。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施例予以描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會意識到，在不背離所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行這里所沒有特別描述的增加、刪除、修改和替代。
權(quán)利要求
1.一種切削頭，包括具有前表面和側(cè)表面的本體，該側(cè)表面具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部，該本體在肩部上方的直徑不大于在肩部處的直徑，以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的切削頭，還包括連接到前表面的切削端，該切削端比本體更為堅(jiān)硬。
3.如權(quán)利要求1所述的切削頭，其中所述本體具有位于第一肩部下面的第二肩部，該本體在第二肩部上方的直徑不大于在第二肩部處的直徑，并且該切削頭具有在第二肩部的前表面處與本體相連接的第二環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的切削頭，其中前表面與環(huán)的頂部之間的距離與本體的前表面和底表面之間的距離的比值為0.15到0.5。
5.如權(quán)利要求1所述的切削頭，還包括連接到前表面的切削端。
6.如權(quán)利要求5所述的切削頭，其中所述切削端底部的直徑與位于該切削端底部的本體的直徑之間的比值為0.72到0.95。
7.如權(quán)利要求5所述的切削頭，其中所述切削端的直徑與環(huán)的外直徑之間的比值為0.60到0.80。
8.一種切削頭，包括具有前表面和圓柱形側(cè)表面部分的本體，該圓柱形側(cè)表面部分具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；和比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接，其中前表面與環(huán)的頂部之間的距離與本體的前表面和底表面之間的距離的比值為0.15到0.5。
9.如權(quán)利要求8所述的切削頭，其中所述本體具有位于第一肩部下面的第二肩部，該本體在第二肩部上方的直徑不大于在第二肩部處的直徑，并且該切削頭具有在第二肩部的前表面處與本體相連接的第二環(huán)，前表面與第二環(huán)的頂部之間的距離與本體的前表面和底表面之間的距離的比值為0.15到0.5。
10.如權(quán)利要求8所述的切削頭，還包括連接到前表面的切削端。
11.如權(quán)利要求10所述的切削頭，其中所述切削端底部的直徑與位于該切削端底部的本體的直徑之間的比值為0.72到0.95。
12.如權(quán)利要求10所述的切削頭，其中所述切削端的直徑與環(huán)的外直徑之間的比值為0.60到0.80。
13.一種切削頭，包括具有前表面和圓柱形側(cè)表面部分的本體，該圓柱形側(cè)表面部分具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；連接到前表面的切削端；和比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接，其中所述切削端底部的直徑與位于該切削端底部的本體的直徑之間的比值為0.72到0.95。
14.如權(quán)利要求13所述的切削頭，其中所述本體具有位于第一肩部下面的第二肩部，該本體在第二肩部上方的直徑不大于在第二肩部處的直徑，并且該切削頭具有在第二肩部的前表面處與本體相連接的第二環(huán)。
15.如權(quán)利要求13所述的切削頭，其中所述切削端的直徑與環(huán)的外直徑之間的比值為0.60到0.80。
16.一種切削頭，包括具有前表面和圓柱形側(cè)表面部分的本體，該圓柱形側(cè)表面部分具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；連接到前表面的切削端；和比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接，其中所述切削端的直徑與環(huán)的外直徑之間的比值為0.60到0.80。
17.如權(quán)利要求16所述的切削頭，其中所述本體具有位于第一肩部下面的第二肩部，該本體在第二肩部上方的直徑不大于在第二肩部處的直徑，并且該切削頭具有在第二肩部的前表面處與本體相連接的第二環(huán)。
18.一種切削頭，包括具有前表面和側(cè)表面的本體，該側(cè)表面具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的第一肩部，該本體在第一肩部上方的直徑不大于在第一肩部處的直徑，以及位于第一肩部下面的第二肩部，該本體在第二肩部上方的直徑不大于在第二肩部處的直徑；以及第一環(huán)和第二環(huán)，所述環(huán)分別在第一肩部和第二肩部的前表面處與本體相連接。
19.如權(quán)利要求18所述的切削頭，其中前表面與環(huán)的頂部之間的距離與本體的前表面和底表面之間的距離的比值為0.15到0.5。
20.如權(quán)利要求18所述的切削頭，還包括連接到前表面的切削端。
21.如權(quán)利要求18所述的切削頭，其中所述切削端底部的直徑與位于該切削端底部的本體的直徑之間的比值為0.72到0.95。
22.如權(quán)利要求18所述的切削頭，其中所述切削端的直徑與環(huán)的外直徑之間的比值為0.60到0.80。
23.如權(quán)利要求18所述的切削頭，其中所述第一和第二環(huán)比本體更為堅(jiān)硬。
24.一種用于與切削頭相連接的切削端，包括基部；尖部，該尖部基本為凸起的形狀；和側(cè)部，，該側(cè)部在基部與尖部之間延伸，并且該側(cè)部基本為凹入的形狀。
25.一種切削頭，包括切削端，該切削端具有基部、尖部和側(cè)部，該尖部基本為凸起的形狀，該側(cè)部在基部與尖部之間延伸，該側(cè)部基本為凹入的形狀并且在接合部與尖部相交；本體，該本體具有用于與切削端相連接的前表面、底表面、位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部；以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接，其中所述接合部和底部限定出一個假想的圓錐體，并且所述環(huán)設(shè)置在該圓錐體的內(nèi)部。
26.如權(quán)利要求25所述的切削頭，其中該切削頭在位于尖部和底部之間的所有部分均基本設(shè)置在所述圓錐體的內(nèi)部。
全文摘要
一種切削頭，包括具有前表面和側(cè)表面的本體，該側(cè)表面具有位于前表面下面并且基本垂直于本體的中心軸線延伸的肩部，以及比本體更為堅(jiān)硬的環(huán)，該環(huán)在肩部的前表面處與本體相連接。通過保持關(guān)于所述環(huán)在本體上的位置以及本體的各個部分的尺寸間的特定尺寸關(guān)系，提高了該切削頭的磨損壽命。
文檔編號E21C35/183GK1701161SQ200480001068
公開日2005年11月23日 申請日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者格雷戈里·大衛(wèi)·梅爾切爾, 加里·A·菲萊爾 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)公司