專利名稱：具有倒錐體的可旋轉(zhuǎn)切削工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切削工具常用于沖 擊地層，如瀝青路面材料、煤層、礦物層及諸如此類。更確切地說， 本發(fā)明涉及一種可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切削工具用于沖擊地層， 其中切削工具主體具有改善的強(qiáng)度，并如此設(shè)計(jì)以便對(duì)整個(gè)可旋轉(zhuǎn)切 削工具提供改善的性能特點(diǎn)。
此前，可旋轉(zhuǎn)切削工具已用于沖擊地層，如瀝青路面材料。 一般 說來，這些種類的可旋轉(zhuǎn)切削工具具有細(xì)長的切削工具主體和堅(jiān)硬的 刀片(或插件)，上述切削工具主體通常用鋼制成，而上述堅(jiān)硬的刀片 (或插件)固定到切削工具主體上其軸向前端處。堅(jiān)硬的刀片通常用 硬質(zhì)材料，如燒結(jié)(鈷)碳化鎢制成?？尚D(zhuǎn)切削工具可旋轉(zhuǎn)式保持 或夾持在刀夾的孔中，或者在可供選擇的方案中，保持或夾持在套筒 的孔中，所述套筒又被夾持在刀夾的孔中。
刀夾固定到一從動(dòng)構(gòu)件如平路機(jī)的從動(dòng)鼓輪上。在某些設(shè)計(jì)中， 從動(dòng)構(gòu)件(比如鼓輪)安裝數(shù)以百計(jì)的刀夾，其中每個(gè)刀夾都安裝一 個(gè)可旋轉(zhuǎn)切削工具。因此，從動(dòng)構(gòu)件可以安裝數(shù)以百計(jì)的可旋轉(zhuǎn)切削 工具。從動(dòng)構(gòu)件用這種型式被驅(qū)動(dòng)(比如旋轉(zhuǎn))，以便每個(gè)可旋轉(zhuǎn)切割 工具的堅(jiān)硬的刀片都碰撞或沖擊地層(比如瀝青路面材料)，因而使材 料斷裂和破裂成碎屑。
尤其是在平路作業(yè)中，其中可旋轉(zhuǎn)切削工具沖擊瀝青類材料，所 謂的破裂角(或者有時(shí)也叫做斷裂角)與其它更脆的材料如煤相比更 小。在這方面，人們可以把破裂角定義為在可旋轉(zhuǎn)切削工具的中心縱 向軸線與一平面之間的夾角，所述平面一般位于碎片或碎塊的斷裂面 上。
當(dāng)沖擊像瀝青材料這樣的材料時(shí)，其中有較小的破裂角，此處產(chǎn)生可旋轉(zhuǎn)切削工具和尤其是切削工具主體與瀝青材料之間的接觸程度 增加。有至少兩種情況是由側(cè)面接觸中的這種增加產(chǎn)生。
一個(gè)這樣的情況是這種接觸增加對(duì)可旋轉(zhuǎn)切削工具穿過瀝青材料 的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生更大的阻力，因此需要增加從動(dòng)鼓輪的馬力。盡管可以增 加從動(dòng)鼓輪的馬力，但這種馬力增加轉(zhuǎn)加到機(jī)械本身的成本上，及加 到操作平路機(jī)的成本上。因此很顯然，很理想的是提供一種改進(jìn)的可
旋轉(zhuǎn)切削工具，所述改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具可用于沖擊地層，其中不 需要增加從動(dòng)鼓輪的馬力而能令人滿意地操作用于沖擊材料，在所述 材料中有較小破裂角。與此相同，理想的是提供一種改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切 削工具，所述改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具這樣設(shè)計(jì)，以便減小由可旋轉(zhuǎn)切 削工具在沖擊地層時(shí)所經(jīng)歷的阻力的程度，和尤其是對(duì)于可旋轉(zhuǎn)切削 工具當(dāng)它沖擊其中有較小破裂角的材料像瀝青材料、巖鹽、石骨、鉀 堿或天然堿時(shí)更是如此。
另一個(gè)這樣的情況是這種接觸增加造成可旋轉(zhuǎn)切削工具的更大磨 耗和尤其是鋼切削工具主體的磨耗。在鋼切屑工具上這種磨耗的位置 有時(shí)可能靠近其軸向前端，因此危及在堅(jiān)硬的刀片與鋼切削工具主體 之間釬焊接頭的整體性。在堅(jiān)硬的刀片和工具主體之間釬焊接頭的過 早失效通常導(dǎo)致堅(jiān)硬的刀片的損壞，這樣有效地終結(jié)可旋轉(zhuǎn)切削工具 的使用壽命。堅(jiān)硬的刀片的損壞通常還造成平路機(jī)的總體工作效率下 降。
因此，很顯然，很理想的情況是提供一種改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具， 所述改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具具有這樣設(shè)計(jì)的切削工具主體，以便減少 在作業(yè)期間切削工具主體的磨耗程度，和尤其是當(dāng)沖擊一些顯示較小 破裂角的材料像瀝青材料時(shí)減少切削工具主體的磨耗程度。另外很顯 然，很理想的情況是提供一種改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述改進(jìn)的可 旋轉(zhuǎn)切削工具具有這樣設(shè)計(jì)的切削工具主體，以便在作業(yè)期間改善和 增加對(duì)堅(jiān)硬的刀片和切削工具主體之間的釬焊接頭的保護(hù)，尤其是當(dāng) 沖擊顯示較小破裂角的材料像瀝青材料時(shí)改善和增加對(duì)堅(jiān)硬的刀片和 切削工具主體之間的釬焊接頭的保護(hù)。除了在平路應(yīng)用(或其中可旋轉(zhuǎn)切削工具沖擊地層的其它應(yīng)用) 期間可旋轉(zhuǎn)切削工具(和尤其是切削工具主體)所經(jīng)歷的磨耗之外， 有相當(dāng)大量的應(yīng)力施加在包括切削工具主體的可旋轉(zhuǎn)切削工具上。如 果切削工具主體不顯示足夠的強(qiáng)度，則有切削工具主體可能過早失效 的危險(xiǎn)。切削工具主體的這種過早失效是不希望有的結(jié)果，通常導(dǎo)致 可旋轉(zhuǎn)切削工具的使用壽命的終結(jié)和機(jī)械如平路機(jī)的工作效率降低。 因此，很理想的情況是提供一種改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述改進(jìn)的 可旋轉(zhuǎn)切削工具具有改善了強(qiáng)度的切削工具主體，以便減少切削工具 主體過早失效的可能。

發(fā)明內(nèi)容
在其一種形式中，本發(fā)明是一種可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切 削工具包括切削工具主體，該切削工具主體具有軸向前端和軸向后端。 切削工具主體還有一軸向長度。有一堅(jiān)硬的刀片，所述堅(jiān)硬的刀片具 有一遠(yuǎn)端，固定到切削工具主體上其軸向前端處。切削工具主體具有 一間隙部分，在堅(jiān)硬的刀片的遠(yuǎn)端的軸向后面，其中間隙部分具有一 橫向尺寸。間隙部分包括軸向前面橫向尺寸和最小橫向尺寸，所述最 小橫向尺寸是軸向前面橫向尺寸的軸向后面。軸向前面尺寸大于最小 橫向尺寸。間隙部分具有一軸向長度，所述軸向長度等于切削工具主
體的軸向長度的約10%和約35%之間。
在其一種形式中，本發(fā)明是一種可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切 削工具包括切削工具主體，該切削工具主體具有軸向前端和軸向后端。 切削工具主體有一軸向長度。有一堅(jiān)硬的刀片，所述堅(jiān)硬的刀片固定 到切削工具主體上其軸向前端處。切削工具主體包括中間部分和間隙 部分，在中間部分的軸向前面。間隙部分具有一橫向尺寸。間隙部分 的橫向尺寸朝軸向后面部分的方向減小。間隙部分具有軸向長度，所 述軸向長度等于切削工具主體的軸向長度的約10%和約35%之間。
還在其另一種形式中，本發(fā)明是一種切削工具主體，所述切削工 具主體供與堅(jiān)硬的刀片一起使用。切削工具主體包括軸向前端和軸向 后端。切削工具主體具有軸向長度。切削工具主體具有間隙部分，所述間隙部分具有橫向尺寸，該橫向尺寸包括軸向前面橫向尺寸和最小 橫向尺寸，所述最小橫向尺寸位于軸向前面橫向尺寸的軸向后面。軸 向前面橫向尺寸大于最小橫向尺寸。間隙部分具有軸向長度，所述軸
向長度等于切削工具主體的軸向長度的約10%和約35%之間。


下面是附圖簡介，所述附圖形成本專利申請的一部分
圖1是可旋轉(zhuǎn)切削工具的具體實(shí)施例的側(cè)視圖，其中可旋轉(zhuǎn)切削 工具安裝在刀夾(或刀架)的中心孔內(nèi)，所述刀夾(或刀架)又固定 到從動(dòng)構(gòu)件(比如鼓輪)的表面上，及其中刀架切去，以便露出刀夾 的孔內(nèi)可旋轉(zhuǎn)切削工具的軸向后面部分；
圖2是圖1所示的可旋轉(zhuǎn)切削工具的具體實(shí)施例的鋼坯及用于切 削工具主體的軸向前面部分冷成形的冷成形凸模(punch)和分段式 模具的機(jī)械示意圖，及其中凸模還未沖擊鋼坯；
圖3是鋼坯料及冷成形凸模和分段式模具的示意圖，其中切削工 具主體的軸向前面部分的冷成形加工完成；
圖4是鋼坯料及冷成形凸模和分段式模具的示意圖，其中切削工 具主體的軸向后面部分的冷成形加工完成；
圖5是圖1的具體實(shí)施例的經(jīng)過冷成形的鋼切削工具主體的側(cè)視
圖6是圖1的具體實(shí)施例的經(jīng)過冷成形的鋼切削工具主體的側(cè)視 圖，同時(shí)示出鋼主體的晶粒取向的方向，及將軸向前面部分切去，以 便示出容納堅(jiān)硬的刀片的承窩；
圖7是可旋轉(zhuǎn)切削工具的軸向前面部分沖擊幼青材料(亦即地層) 的機(jī)械示意側(cè)視圖，該圖示出碎屑從可旋轉(zhuǎn)切削刀頭貼著地層沖擊的 位置的運(yùn)動(dòng)；和
圖8是可旋轉(zhuǎn)切削工具沖擊瀝青材料(亦即地層)的等角視圖， 該圖示出可旋轉(zhuǎn)切削刀頭與碎片或碎塊之間的關(guān)系，以便限定破裂角； 和
圖9是可旋轉(zhuǎn)切削工具以斜交角沖擊瀝青材料(亦即地層)的等角視圖，且該圖示出可旋轉(zhuǎn)切削刀頭與碎片或碎塊之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
參見附圖，圖1是可旋轉(zhuǎn)切削工具的具體實(shí)施例的側(cè)視圖，其中 可旋轉(zhuǎn)切削工具安裝在刀夾(刀架)的中心孔內(nèi)，所述刀夾(刀架) 又固定到一從動(dòng)構(gòu)件(比如鼓輪)的表面上，其中把刀架切去，以便 露出刀夾孔內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)切削工具的軸向后面部分。更確切地說，可旋
轉(zhuǎn)切削工具組件用標(biāo)號(hào)20表示，并包括刀夾(或刀架)22和可旋轉(zhuǎn) 切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切削工具一般用標(biāo)號(hào)24表示。
刀夾22包括主體25，所述主體25具有前表面26、后表面28、 頂部表面30和底部表面32。刀夾22還包括中心縱向孔34，所述中心 縱向孔34由一般是圓筒形的壁36限定。孔34包括軸向前端38和軸 向后端40。在孔34的軸向前端38處有一 45°倒角45。
刀夾22 (比如通過焊接等)固定到從動(dòng)構(gòu)件(比如平路機(jī)的鼓輪) 46的表面44上。在平路機(jī)中，通常有多個(gè)刀夾22，所述多個(gè)刀夾用 一般是螺旋模式或類似物固定到平路鼓輪46的表面44上。在作業(yè)時(shí)， 鼓輪46的旋轉(zhuǎn)將可旋轉(zhuǎn)切削工具24驅(qū)動(dòng)到地層(比如，瀝青材料) 中，以便將材料破碎成若干片(亦即碎屑)。
參見圖5，可旋轉(zhuǎn)切削工具24包括一冷成形的細(xì)長鋼切削工具主 體，該主體一般用標(biāo)號(hào)50表示。Greenfield所申請的美國專利No. 4886710公開了適合于切削工具主體50 4吏用的鋼，該專利包括在本文 中作為參考文獻(xiàn)。
切削工具主體50具有軸向前端52和軸向后端54。切削工具主體 50包含一在其軸向前端52中的承窩(socket) 56。堅(jiān)硬的刀片58放 入并固定(如通過釬焊)在承窩56中，并通過釬焊或類似方法在這里 固定到切削工具主體50上。堅(jiān)硬的刀片58具有突起(未示出)，所述 突起形狀與承窩56相對(duì)應(yīng)，并放在所述承窩56中，如該技術(shù)中已知 的。堅(jiān)硬的刀片58具有一遠(yuǎn)側(cè)端，亦即在軸向前面終端處的點(diǎn)。
應(yīng)該理解，在可供選擇的方案中，切削工具主體的軸向前端可以 有一突起，所述突起容納在堅(jiān)硬的刀片底部中的承窩內(nèi)。這種可供選擇的結(jié)構(gòu)可以按照Stiffler所申請的美國專利No. 5141289中所公開的 方法，該專利包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。
申請人認(rèn)為美國專利No. 5141289也公開了釬焊合金，所述釬焊 合金典型地用于將堅(jiān)硬的刀片釬焊到在切削工具主體的承窩內(nèi)。
還尤其是參見圖5，切削工具主體50包括用標(biāo)號(hào)64表示的間隙 部分、用標(biāo)號(hào)66表示的中間部分和用標(biāo)號(hào)68表示的柄部分。間隙部 分64位于切削工具主體50的軸向前端52附近，但與切削工具主體 50的軸向后端間隔開一定距離。柄部分68位于切削工具主體50的軸 向后面部分處。中間部分66位于間隙部分64和柄部分68的中間。
參見間隙部分64，間隙部分64在軸向前面邊界A處開始，所述 軸向前面邊界A是切削工具主體50的軸向前端52的間隔開的軸向后 面，并朝軸向后面方向(箭頭B)上延伸一預(yù)定距離S，以^1收尾在 它的軸向后面邊界D處。間隙部分64沿著它的整個(gè)軸向長度有一橫 向尺寸。在這個(gè)具體實(shí)施例的情況下，橫向尺寸是直徑，因?yàn)闄M斷面 一般是圓形。
間隙部分64在其軸向前面邊界A處具有一軸向前面橫向尺寸E, 在這個(gè)具體的實(shí)施例中，軸向前面橫向尺寸E是間隙部分64的最大
橫向尺寸。間隙部分64在它的軸向后面邊界D處具有最小橫向尺寸F。 在這個(gè)具體的實(shí)施例中，最小橫向尺寸是軸向后面橫向尺寸。
如從附圖和尤其是圖5中顯然可看出的，間隙部分64的橫向尺寸 從軸向前面橫向尺寸E連續(xù)地減小到位于軸向后面邊界D處的最小橫 向尺寸F。如附圖所示，這種橫向尺寸減小的性質(zhì)一般是連續(xù)的，并 且以一般是均勻的速率減小。然而，應(yīng)該理解，這種減小可以不是以 一般均勻的速率減小，而是橫向尺寸的減小可以速率不同。另外，從 附圖中顯然可看出，軸向前面橫向尺寸E大于最小橫向尺寸F。
可旋轉(zhuǎn)切削工具24有一軸向規(guī)準(zhǔn)主體長度C。軸向規(guī)準(zhǔn)主體長度 C定義為當(dāng)在切削工具主體50的軸向前端52和切削刀具主體的中間 部分66的軸向后面邊界(或者柄部分68的軸向前面邊界)之間進(jìn)行 測量時(shí)切削工具主體的那部分的軸向長度。在這個(gè)具體的實(shí)施例中，間隙部分64的軸向長度S等于切削工具 主體50的軸向規(guī)準(zhǔn)主體長度C的大約一半。然而，申請人期望S:C 比值可以在約10:100和約75:100之間的范圍內(nèi)。作為更窄的范圍， S:C比值可以在約35:100和約55:100范圍內(nèi)。
另外，在這個(gè)具體的實(shí)施例中，間隙部分64的軸向長度S與整個(gè) 切削工具主體50的軸向長度T的比值等于約20:100。然而，申請人 期望，S:T比值可以在約10:100和約35:100的范圍內(nèi)。作為更窄的范 圍，S:T比值可以在約20:100和約32:100之間的范圍內(nèi)。
申請人認(rèn)為，對(duì)平路機(jī)來說，與較早使用的可旋轉(zhuǎn)切削工具的這 種機(jī)械相比，間隙部分64的軸向長度S與切削工具主體50的軸向規(guī) 準(zhǔn)長度C的比值及間隙部分64的軸向長度S與切削工具主體50的軸 向長度T的比值，通過減少馬力至最小的要求而會(huì)影響可旋轉(zhuǎn)切削工 具的性能。如可以理解的，可以減小平路機(jī)馬力要求的可旋轉(zhuǎn)切削工 具提供操作和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
在這方面，在平路機(jī)中所用的可旋轉(zhuǎn)切削工具常常以約5°-約10° 之間的側(cè)斜交角取向，以便改善切削工具的旋轉(zhuǎn)。然而，即使側(cè)斜交 角產(chǎn)生切削工具旋轉(zhuǎn)的改善，但它也增加可旋轉(zhuǎn)切削工具的側(cè)面加載 的程度。因此，在路面(瀝青材料)平整中存在側(cè)面間隙(或側(cè)面離 隙(side relief))尤其重要?？梢钥闯?，具有這種側(cè)面離隙的可旋轉(zhuǎn) 切削工具提供優(yōu)于較早期工具的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楸M管較早期的切削工具提 供切削工具后面的離隙，但它們不提供其側(cè)面的離隙。
如從附圖可以理解的，間隙部分64—般是截頭圓錐形狀，其中間 隙部分64的表面限定一間隙角(clearance angle) G。間隙角G是間 隙部分64的表面與切削工具主體50的中心縱向軸線H-H之間的夾 角。在這個(gè)具體的實(shí)施例中，間隙角G等于約20。。間隙角G可在大 約15。和35。之間的范圍內(nèi)。作為更窄的范圍，間隙角G可以在約20。 和約25。之間的范圍內(nèi)。
作為可供選擇的方案，間隙部分可以在切削工具主體的軸向前端 處開始，并朝軸向后面方向延伸到它的終點(diǎn)(或軸向后面邊界)。在這個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，在間隙部分的軸向后面邊界處有一最小橫向 尺寸。
在附圖所示的具體實(shí)施例中，切削工具主體50還包括一頸部70， 所述頸部70—般是圓柱體形狀，以便顯示一般是恒定的橫向尺寸。頸 部70在切削工具主體50的軸向前端52處開始，并從該處朝軸向后面 方向延伸一預(yù)定距離I。頸部70在其軸向前面邊界A處與間隙部分 64鄰接。
切削工具主體50的中間部分66與間隙部分64的軸向后面邊界D 鄰接，并從該處朝軸向后面方向延伸一預(yù)定距離J。中間部分66收尾 在它的軸向后面邊界K處。
中間部分66包括軸向前面截頭圓錐體段71，所述截頭圓錐體段 71具有軸向長度U,并相對(duì)于切削工具主體50的中心縱向軸線H-H 成一角度V設(shè)置。角度V等于約60。。
中間部分66還包括中間圓柱體段72。中間圓柱體段72朝軸向后 面方向延伸一預(yù)定距離L。中間部分66還包括后面截頭圓錐體段76， 所述后面截頭圓錐體段76與中間圓柱體段72鄰接，并從該處朝軸向 后面方向延伸一預(yù)定距離M。軸向后面截頭圓錐體段76有一表面， 所述表面相對(duì)于切削工具主體50的中心縱向軸線H-H成一夾角O設(shè) 置，所述夾角O等于約18°。夾角O可以是在約18。和約45。之間的范 圍內(nèi)。
柄部分68從中間部分66的軸向后面邊界朝軸向后面方向延伸。 柄部分68有一拱形圓柱體段78,所述拱形圓柱體段78與后面截頭圓 錐體段76鄰接，并從該處朝軸向后面方向延伸一預(yù)定距離N。后面部 分68也包括圓柱體段82，所述圓柱體段82與拱形圓柱體段78鄰接， 并從該處朝軸向后面方向延伸。圓柱體段82在其中包含環(huán)形槽86。 柄部分68具有一總軸向長度W。
可旋轉(zhuǎn)切削工具24還包括彈性固定器卯(見圖1)，所述彈性固 定器90具有軸向前端92和軸向后端94。縱向槽96沿著固定器90的 縱向長度延伸。固定器90還包括徑向向內(nèi)突起98。如圖l中示出的，切削工具主體50的柄部分68以這種型式安裝 固定器90，以便將徑向向內(nèi)突起98容納在槽96內(nèi)。固定器的這種結(jié) 構(gòu)是按照Beach所申請的美國專利No. 4850649中所表明和描述的固 定器方法，該專利包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。
如圖2-4所示，切削工具主體50用冷成形法制成。更確切地說， 如圖2所示，圓柱體坯料100用分段式模具102定位，同時(shí)凸模104 如此定位，以便處于沖擊坯料100的位置。圖3示出完成用于形成切 削工具主體的軸向前面部分(見50A)的壓制操作。圖4示出完成用 于形成切削工具主體50的軸向后面部分(見50B)的壓制操作。
圖6是示出鋼的晶粒取向的方向的示意圖。如圖6可看出的，鋼 的晶粒方向的取向一般平行于(或一般對(duì)應(yīng)于)切削工具主體50的周 邊表面的幾何形狀。應(yīng)該理解，通過給鋼的晶粒的方向定向，這部分 亦即切削工具主體的強(qiáng)度與其中有機(jī)加工部分的強(qiáng)度相比要強(qiáng)，因此 晶粒的取向不對(duì)應(yīng)于這部分表面的幾何形狀?？紤]到成形法，可以認(rèn) 為切削工具主體50是網(wǎng)狀主體，而當(dāng)用鋼制成時(shí)，這是網(wǎng)狀鋼主體。
圖7是示出由可旋轉(zhuǎn)的切削刀頭24與地層(ES)沖擊所產(chǎn)生的 碎屑的運(yùn)動(dòng)的機(jī)械示意圖。箭頭AA表示堅(jiān)硬的刀片進(jìn)入地層的旋轉(zhuǎn) 和沖擊的方向。盡管該圖7示出一特定的切割深度，但應(yīng)該理解，切 割深度可以根據(jù)具體應(yīng)用和工作條件改變(或可調(diào)節(jié))。
可以看出，地層的相當(dāng)大部分以碎屑(ED)形式移動(dòng)通過可旋轉(zhuǎn) 切削工具的間隙部分。通過這樣做，不會(huì)造成工具主體在這個(gè)位置處 的磨損。這是本發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)切削工具24與常規(guī)可旋轉(zhuǎn)切削工具相比 的優(yōu)點(diǎn)，在常規(guī)可旋轉(zhuǎn)切削工具中碎屑貼著工具的軸向前面部分磨擦。
圖8是可旋轉(zhuǎn)切削工具24沖擊瀝青材料(亦即地層)的等角前視 圖，示出可旋轉(zhuǎn)切削刀頭與碎片或碎塊的關(guān)系，以便限定破裂 (breakout)角。更確切地說，示出了一CHIP，所述CHIP是地層 已經(jīng)斷開或即將完全斷開的碎塊。CHIP代表斷裂表面，所述斷裂表 面是CHIP的露出的表面。平面Y-Y—般沿著斷裂表面。破裂角Z是 可旋轉(zhuǎn)切削工具24的縱向軸成H-H與平面Y-Y之間的夾角。在這種結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該理解，可旋轉(zhuǎn)切削工具的定向是這樣，以便顯示斜交角
等于0。。
圖9是可旋轉(zhuǎn)切削工具24沖擊瀝青材料(亦即地層)的等角前視 圖，示出可旋轉(zhuǎn)的切削刀頭與碎片或碎塊之間的關(guān)系。更確切地說， 示出了 CHIP,所述CHIP是地層已經(jīng)斷開或即將完全斷開的碎塊。 CHIP代表斷裂表面，所述斷裂表面是CHIP的露出的表面。破裂角 基本上與圖8所示的相同。在這種結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該理解，可旋轉(zhuǎn)的切削 工具的定向是這樣，以便顯示斜交角SA等于約10。。
如上所述，當(dāng)沖擊其中有較小破裂角的材料像瀝青材料時(shí)，這里 產(chǎn)生可旋轉(zhuǎn)的切削工具和瀝青材料之間的接觸程度增加，和尤其是在 切削工具主體的軸向前面部分和瀝青材料之間的接觸程度有增加。申 請人認(rèn)為，對(duì)平路機(jī)來說，與使用較早期的可旋轉(zhuǎn)切削工具的這種機(jī) 械相比，通過減小平路機(jī)的馬力要求至最小，間隙部分64的軸向長度 S與切削工具主體50的軸向規(guī)準(zhǔn)長度C的比值及間隙部分64的軸向 長度S與切削工具主體50的軸向長度T的比值將影響可旋轉(zhuǎn)切削工 具的性能。
在這方面，在平路機(jī)中所用的可旋轉(zhuǎn)切削工具常常以約5。-約10° 之間的側(cè)面斜交角定向，以便改善切削工具的旋轉(zhuǎn)。然而，盡管側(cè)面 斜交角產(chǎn)生改善切削工具的旋轉(zhuǎn)，但它也增加可旋轉(zhuǎn)切削工具側(cè)面加 載的程度。因此，存在側(cè)面間隙(或側(cè)面離隙)在路面(瀝青材料) 平整機(jī)中尤其重要?？梢钥闯觯哂羞@種側(cè)面間隙的可旋轉(zhuǎn)切削工具 提供優(yōu)于較早期工具的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檩^早期的切削工具提供切削工具后 面的離隙，它們不為其側(cè)面提供離隙。
瀝青材料和切削工具主體之間接觸的這種增加的一個(gè)缺點(diǎn)是，對(duì) 可旋轉(zhuǎn)的切削工具穿過瀝青材料的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生更大的阻力，因此需要增 加從動(dòng)鼓輪的馬力。很顯然，本發(fā)明提供可用于沖擊地層的可旋轉(zhuǎn)切 削工具，其中不需要增加從動(dòng)鼓輪的馬力，以便令人滿意地操作用于
沖擊其中有較小破裂角的材料。另外很顯然，本發(fā)明提供一種可旋轉(zhuǎn) 切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切削工具這樣設(shè)計(jì)，以便減小可旋轉(zhuǎn)切削工具在沖擊地層時(shí)所經(jīng)歷的阻力程度，和尤其是用于它沖擊其中有較小破 裂角的材料像瀝青材料、巖鹽、石骨、碳酸鉀或天然堿時(shí)的可旋轉(zhuǎn)切 削工具。
材料和切削工具主體之間接觸增加的另一個(gè)缺點(diǎn)是存在更大的可 旋轉(zhuǎn)切削工具的磨損，和尤其是鋼切削工具主體的磨損。很顯然，本 發(fā)明提供一種可旋轉(zhuǎn)切削工具，所述可旋轉(zhuǎn)切削工具具有這種設(shè)計(jì)的 切削工具主體，以便在工作期間減少切削工具主體的磨損程度，和尤 其是當(dāng)沖擊顯示較小破裂角的材料像瀝青材料時(shí)減少切削工具主體的 磨損程度。另外很顯然，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具，所 述改進(jìn)的可旋轉(zhuǎn)切削工具具有這種設(shè)計(jì)的切削工具主體，以便在工作 期間改善或者增加堅(jiān)硬的刀片和切削工具主體之間釬焊接頭的保護(hù)， 和尤其是當(dāng)沖擊顯示較小破裂角的材料像瀝青材料時(shí)改善和增加堅(jiān)硬 的刀片和切削工具主體之間的釬焊接頭的保護(hù)。
如上所述，除了在平路應(yīng)用(或者其中可旋轉(zhuǎn)切削工具沖擊地層 的其它應(yīng)用)期間可旋轉(zhuǎn)切削工具(和尤其是切削工具主體)所經(jīng)歷 的磨損之外，還有相當(dāng)大量的應(yīng)力施加在包括切削工具主體的可旋轉(zhuǎn) 切削工具上。很顯然，本發(fā)明的切削工具主體顯示改善的強(qiáng)度，以便 減少切削工具主體過早失效的可能。該強(qiáng)度由下述事實(shí)提供，即鋼主 體的晶粒取向一般對(duì)應(yīng)于(或是一般平行于)切削工具主體表面的幾 何形狀。
一些專利和其它文件同等地包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。 對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的另 一些實(shí)施例從考慮本文所 公開的本發(fā)明的說明書或?qū)嶋H操作將變得顯而易見。打算把說明書和 一些例子僅作為舉例說明，并且不打算對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。本 發(fā)明的實(shí)際范圍和精神由下面權(quán)利要求書表明。
權(quán)利要求
1.一種可旋轉(zhuǎn)切削工具，包括切削工具主體，所述切削工具主體具有軸向前端和軸向后端，且具有軸向長度；堅(jiān)硬的刀片，所述堅(jiān)硬的刀片固定到切削工具主體軸向前端處，所述堅(jiān)硬的刀片具有遠(yuǎn)端；以及切削工具主體，所述切削工具主體包括堅(jiān)硬的刀片的遠(yuǎn)端的軸向后部的間隙部分，所述間隙部分具有橫向尺寸，所述橫向尺寸包括軸向前面橫向尺寸和位于軸向前面橫向尺寸的軸向后面的最小橫向尺寸，軸向前面尺寸大于最小橫向尺寸，及間隙部分軸向長度等于切削工具主體的軸向長度的約10％至約35％。
2. 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分在切削工 具主體的軸向長度的約20%和約32%之間延伸。
3. 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分在切削工 具主體的軸向前端處開始，并朝軸向后面方向延伸一預(yù)定距離。
4. 如權(quán)利要求l所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分在切削工 具主體的軸向前端的軸向后面位置處開始，并朝軸向后面方向延伸一 預(yù)定距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分的橫向尺 寸從軸向前面橫向尺寸連續(xù)減小到最小橫向尺寸。
6. 如權(quán)利要求l所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分的橫向尺 寸以均勻的速率從軸向前面橫向尺寸減小到最小橫向尺寸。
7. 如權(quán)利要求l所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分具有一般 是截頭圓錐體的形狀，以便限定間隙角，且間隙角是在約15。和約35。 之間的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求6所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙角是在約20。 和約25。之間的范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求l所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分具有一般是拱形的形狀。
10. 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中切削工具主體還包括在間隙部分軸向后面的中間部分，且中間部分具有一軸向后面邊 界，及切削工具顯示一規(guī)準(zhǔn)長度，所述規(guī)準(zhǔn)長度限定在切削工具主體的軸向前端和中間部分的軸向后面邊界之間；及間隙部分的軸向長度 與規(guī)準(zhǔn)長度的比值是在約10:100和約75:100之間的范圍內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求IO所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分的軸向 長度與規(guī)準(zhǔn)長度的比值是在約35:100和約55:100之間的范圍內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求IO所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中切削工具主體還 包括在中間部分的軸向后面的柄部分。
13. 如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中切削工具主體用 鋼制成并有一周邊表面，切削工具主體具有一晶粒取向，其中晶粒取 向的方向一般對(duì)應(yīng)于切削工具主體的周邊表面的外形。
14. 可旋轉(zhuǎn)切削工具，包括切削工具主體，所述切削工具主體具有軸向前端和軸向后端，并 具有一軸向長度；堅(jiān)硬的刀片，所述堅(jiān)硬的刀片固定到切削工具主體上其軸向前端處；切削工具主體，所述切削工具主體包括中間部分和所述中間部分 軸向前面的間隙部分；和間隙部分，所述間隙部分具有一橫向尺寸，且間隙部分的橫向尺 寸朝軸向后面方向減小，間隙部分具有軸向長度，所述軸向長度在切 削工具主體的軸向長度的約10%和約35%之間。
15. 如權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分在切削 工具主體的軸向長度的約20%和約32%之間延伸。
16. 如權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分在切削 工具主體的軸向前端處開始，并朝軸向后面方向延伸一預(yù)定距離。
17. 如權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分在切削 工具主體的軸向前端的軸向后面位置處開始，并朝軸向后面方向延伸一預(yù)定距離。
18. 如權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中間隙部分的形狀 一般是截頭圓錐體形狀，以便限定間隙角，及間隙角是在約15°和約 35。之間的范圍內(nèi)。
19. 如權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，還包括柄部分，所述 柄部分在中間部分的軸向后面，及其中柄部分適合于安裝一彈性固定 器。
20. 如權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)切削工具，其中切削工具主體用 鋼制成，并有一周邊表面，及切削工具主體具有一晶粒取向，其中晶 粒取向的方向大致對(duì)應(yīng)于切削工具主體的周邊表面的外形。
21. —種切削工具主體，供與堅(jiān)硬的刀片一起使用，切削工具主 體包括軸向前端和軸向后端；切削工具主體，所述切削工具主體具有軸向長度； 間隙部分，所述間隙部分具有橫向尺寸，該橫向尺寸包括軸向前 面橫向尺寸和最小橫向尺寸，所述最小橫向尺寸位于軸向前面橫向尺 寸的軸向后面，且軸向前面尺寸大于最小橫向尺寸，及間隙部分軸向 長度等于切削工具主體的軸向長度的約10%至約35%之間。
22. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分在切削工 具主體的軸向長度的約20%和約32%之間延伸。
23. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分在切削工 具主體的軸向前端處開始，并朝軸向后面方向延伸一預(yù)定距離。
24. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分在切削工 具主體的軸向前端的軸向后面位置處開始，并朝軸向后面方向延伸一 預(yù)定距離。
25. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分的橫向尺 寸從軸向前面橫向尺寸連續(xù)地減小到最小橫向尺寸。
26. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分的橫向尺 寸以均勻的速率從軸向前面橫向尺寸減小到最小橫向尺寸。
27. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分具有一般 是截頭圓錐體的形狀，以便限定間隙角，且間隙角在約15。和約55。 之間范圍內(nèi)。
28. 如權(quán)利要求27所述的切削工具主體，其中間隙角在約20。和 約25。之間范圍內(nèi)。
29. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中間隙部分具有一般 是拱形的形狀。
30. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中切削工具主體還包 括一中間部分，間隙部分的軸向后面，中間部分具有一軸向后面邊界， 及切削工具顯示一規(guī)準(zhǔn)長度，所述規(guī)準(zhǔn)長度限定在切削工具主體的軸 向前端和中間部分的軸向后面邊界之間；且間隙部分的軸向長度與規(guī) 準(zhǔn)長度的比值在約10:100和約75:100之間范圍內(nèi)。
31. 如權(quán)利要求30所述的切削工具主體，其中間隙部分的軸向長 度與規(guī)準(zhǔn)長度的比值在約35:100和約55:100之間范圍內(nèi)。
32. 如權(quán)利要求21所述的切削工具主體，其中切削工具主體用鋼 制成，并有一周邊表面，切削工具主體具有一晶粒取向，其中晶粒取 向的方向一般對(duì)應(yīng)于切削工具主體的周邊表面的外形。
全文摘要
可旋轉(zhuǎn)切削工具(24)包括切削工具主體(50)，所述切削工具主體(50)具有軸向前端(52)和軸向后端(54)。切削工具主體(50)還具有軸向長度。有一堅(jiān)硬的刀片(58)，所述堅(jiān)硬的刀片(58)具有一遠(yuǎn)端，固定到切削工具主體上其軸向前端處。切削工具主體(50)具有一間隙部分(64)，所述間隙部分(64)在堅(jiān)硬的刀片的遠(yuǎn)端的軸向后面，其中間隙部分具有橫向尺寸。間隙部分(64)包括軸向前面橫向尺寸(E)和最小橫向尺寸(F)，所述最小橫向尺寸(F)在軸向前面橫向尺寸(E)的軸向后面。軸向前面尺寸(E)大于最小橫向尺寸(F)。間隙部分(64)具有一軸向長度，所述軸向長度等于切削工具主體(50)的軸向長度的約10％和約35％之間。
文檔編號(hào)E21C35/183GK101297099SQ200680040011
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者R·W·奧亞內(nèi)恩 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司