專利名稱：具有帶長形凸起的頭部分的可旋轉(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)的切削工具，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具可用于撞擊地層，例如像浙青路面材料、煤沉積物、礦物構(gòu)層等。更確切地說，本發(fā)明涉及一種可用于撞擊地層的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中該切削工具本體具有改進的設(shè)計從而為該可旋轉(zhuǎn)的切削工具提供了改進的性能特征。
背景技術(shù)：
可旋轉(zhuǎn)的切削工具已用于撞擊地層，例如像浙青路面材料或者含礦或含煤的地球構(gòu)層等。總而言之，這類可旋轉(zhuǎn)的切削工具具有一個長形切削工具本體(典型地由鋼制成) 以及一個在其軸向前端處被固定到該切削工具本體上的硬質(zhì)尖端(或鑲片)。該硬質(zhì)尖端典型地是用一種硬質(zhì)材料制成的，例如像燒結(jié)碳化鎢(鈷)。該可旋轉(zhuǎn)的切削工具被可旋轉(zhuǎn)地保持或夾持在一個刀夾具的孔中，或者在替代方案中是在一個套管的孔中，該套管進而被夾持在一個夾具的孔中。該夾具被固定到一個從動構(gòu)件上，例如像一個路面刨床的從動鼓輪上。在某些設(shè)計中，該從動構(gòu)件(例如鼓輪)攜帶了數(shù)以百計的夾具，其中每個夾具都攜帶了一個可旋轉(zhuǎn)的切削工具。因此，該從動構(gòu)件可以攜帶數(shù)百個的可旋轉(zhuǎn)的切削工具。該從動構(gòu)件被驅(qū)動 (比如旋轉(zhuǎn))為使得這些可旋轉(zhuǎn)的切削工具各自的硬質(zhì)尖端都沖擊或碰撞地層(比如浙青路面材料)，由此使材料斷裂并碎裂成碎片。如可以了解的是，在操作過程中，這整個可旋轉(zhuǎn)的切削工具在一種磨蝕性和腐蝕性環(huán)境中典型地經(jīng)受到了多種極端的切削力以及應力。已經(jīng)提供了具有不同形狀和設(shè)計的切削刀具本體的可旋轉(zhuǎn)的切削工具以便在這些極端的切削環(huán)境下最有效且最有力地操作。 然而，將不希望的是該切削工具本體在該堅硬的切削尖端磨損到其使用壽命點之前就過早地磨損或者失效了(不論它是否經(jīng)過災難性的斷裂或類似情況或者經(jīng)過磨蝕性或腐蝕性的磨損)。在此種環(huán)境下，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具將不得不在正常預定的替換時間之前被替換。此外，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具的過早失效將會負面地影響到整個土木工程用裝置的切削或銑削效率。因此很顯然，重要的并且令人希望的是該切削工具本體具有必需的設(shè)計和強度以便在該可旋轉(zhuǎn)的切削工具的預期使用壽命的過程中維持其完整性、同時仍然提供一種有效并有力的可旋轉(zhuǎn)的切削工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是提供一種用于撞擊地層的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中該可旋轉(zhuǎn)的切削工具包括一個切削工具本體以及被固定到該切削工具本體上的一個硬質(zhì)尖端。該切削工具本體包括一個用于接收該硬質(zhì)尖端的軸向前端及一個軸向后端、從該軸向前端軸向地向后的一個頭部分、從該頭部分軸向向后的一個套環(huán)部分、以及從該套環(huán)部分軸向向后并該軸向后端軸向地向前的一個柄部分。該頭部分包括徑向地圍繞其延伸的多個長形凸起，這些長形凸起各自包括一個第一楔形側(cè)以及一個第二楔形側(cè)。這些長形凸起各自的第一楔形側(cè)與一個相鄰長形凸起的第二楔形側(cè)在該頭部分的一個表面處鄰接。本發(fā)明的另外一個方面提供了具有一條中央縱向軸線的一個可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中該可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體包括一個頭部分、一個柄部分、以及介于該頭部分與該柄部分之間的并且與它們相鄰接的一個套環(huán)部分。該切削工具本體進一步包括與該頭部分相鄰的一個軸向前端以及與該柄部分相鄰的一個軸向后端。該頭部分包括徑向地圍繞其延伸的多個長形凸起，這些長形凸起各自包括一個第一楔形側(cè)以及一個第二楔形側(cè)，其中這些長形凸起各自的第一楔形側(cè)與一個相鄰長形凸起的第二楔形側(cè)在該頭部分的一個表面處鄰接。本發(fā)明的另一方面提供了一種可旋轉(zhuǎn)的切削工具，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具具有一個安裝到其上用于撞擊地層的硬質(zhì)尖端，其中該可旋轉(zhuǎn)的切削工具包括一個頭部分、一個柄部分、以及介于該頭部分與該柄部分之間的并且與它們相鄰接的一個套環(huán)部分。該頭部分包括多個總體上V形的縱向凹槽，這些縱向凹槽從該套環(huán)部分附近延伸至與該頭部分相鄰的一個軸向前端的附近。在對本說明書和附圖的回顧之后，將更全面地理解本發(fā)明的這些以及其他方面。


圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的一種可旋轉(zhuǎn)的切削工具的側(cè)視圖。圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面所述的如圖1中所示的可旋轉(zhuǎn)切削工具的俯視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個方面所述的沿圖2的線3-3獲取的一個截面視圖。圖4展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個方面所述的一種另外的可旋轉(zhuǎn)切削工具的俯視圖。
具體實施例方式圖1和圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面所述的一種可旋轉(zhuǎn)的切削工具，總體上表示為20。可旋轉(zhuǎn)的切削工具20包括一個長形的切削工具本體，總體上表示為22。切削工具本體22典型地是由鋼制成的，例如像在授予Greenfield的美國專利號4，886，710中披露的那些等級，該專利通過引用結(jié)合在此。仍然參見圖1和圖2，切削工具本體22具有一個軸向前端M以及一個軸向后端 26。一個硬質(zhì)尖端或鑲片30被固定(如通過釬焊或類似方式)在切削工具本體22的軸向前端M中的一個承窩31中。硬質(zhì)鑲片30典型地是用燒結(jié)碳化物例如像燒結(jié)碳化鎢(鈷) 制成的，其中授予Ojanen的美國專利號6，375，272 (通過引用結(jié)合在此)披露了燒結(jié)碳化鎢(鈷)的可接受的等級的實例。該硬質(zhì)鑲片30的幾何形狀可以取決于特殊的應用而變化。Ojanen的美國專利號6，375，272披露了用于該硬質(zhì)鑲片的一種示例性的幾何形狀。 應該了解，作為該承窩的一個替代方案，該切削工具本體的軸向前端可以呈現(xiàn)出一個凸起， 該凸起被接收在該硬質(zhì)尖端底部中的一個承窩內(nèi)。這種替代結(jié)構(gòu)可以是沿著例如在授予 Stiffler的美國專利號5，141，289中所披露的這些線，該專利通過引用結(jié)合在此。切削工具本體22被分為三個主要的部分；即一個頭部分、一個套環(huán)部分、以及一個柄部分。最軸向向前的部分是一個頭部分(見括號32)。頭部分32在軸向前端M處開始、并且沿著縱向軸線L-L在該軸向向后的方向上延伸。中間部分是該套環(huán)部分(見括號38)。套環(huán)部分38在與頭部分32的連接點處開始、并且沿著縱向軸線L-L在該軸向向后的方向上延伸。最軸向向后的部分是柄部分(見括號44)。在與該套環(huán)部分38的連接點處開始并且沿著縱向軸線L-L在軸向向后的方向上延伸，該柄部分44包括一個前部的圓柱形尾區(qū)段48、接著是一個定位件凹槽50，并且終止于一個后部的圓柱形尾區(qū)段52中。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的，柄部分44是切削工具本體22的攜帶該定位件(未展示)的這個部分。該定位件將該可旋轉(zhuǎn)的切削工具可旋轉(zhuǎn)地夾持在一個刀夾具(未展示)的孔或者一個夾具所攜帶的套管的孔中。盡管該定位件可以呈現(xiàn)許多幾何形狀中的任何一種，但是在例如Beach等人的美國專利號4，850，649中示出并說明了適合于與這種切削工具本體一起使用的一種定位件，該專利通過引用結(jié)合在此。如在圖1和2中所展示的，頭部分32包括多個長形凸起，總體由討表示，這些凸起圍繞該頭部分32徑向地延伸。這些長形凸起M各自可以從套環(huán)部分38的附近延伸至該切削工具本體22的軸向前端M的附近。在一個方面，這些凸起M以一種總體上線性的或者直線的方式從套環(huán)部分38的附近延伸至該切削工具本體22的軸向前端M的附近。此外，這些長形凸起M各自的一個軸向向后的部分56可以是與套環(huán)部分38徑向地同等廣闊的。將理解的是，盡管圖1和2中所示的可旋轉(zhuǎn)的切削工具20具有九個圍繞該頭部分32 徑向地間隔開的長形凸起54，但凸起的數(shù)目可以改變(參見例如圖4)并且凸起的數(shù)目可以是例如從約五個凸起至約十五個凸起，如對于該可旋轉(zhuǎn)的切削工具的具體使用可能是適當?shù)?。將了解的是增加的凸起?shù)目增強了切削工具本體22的整體強度和/或提供了更大的抗磨損保護，因此延長了其壽命。參見圖1、圖2、以及圖3，這些長形凸起M各自包括一個第一楔形側(cè)58以及一個第二楔形側(cè)60。每個凸起M進一步包括在第一楔形側(cè)58與第二楔形側(cè)60之間達到的一個背斜脊62。第一楔形側(cè)58、第二楔形側(cè)60、以及背斜脊62的構(gòu)形致使這些長形凸起具有一個總體上三角形的截面形狀(參見圖3的截面視圖)，但將了解的是，根據(jù)本發(fā)明，這些長形凸起也可以具有不同的其他截面形狀。在一個方面，這些凸起M的背斜脊62以一種總體上線性的或者直線的方式從套環(huán)部分38附近延伸至切削工具本體22的軸向前端M的附近。參見圖1和圖2，每個長形凸起M的第一楔形側(cè)58與一個相鄰長形凸起M的第二楔形側(cè)60在頭部分32的一個表面64處鄰接。因此，多個相鄰的長形凸起M在表面64 處被連接或者是鄰接的。這種構(gòu)形致使在相鄰的長形凸起M之間形成了多個總體上V形的縱向凹槽66，但將了解的是根據(jù)本發(fā)明，這些縱向凹槽也可以具有不同的其他形狀。在一個方面，這些縱向凹槽66從套環(huán)部分38附近延伸至切削工具本體22的軸向前端M的附近。這些縱向凹槽66是由例如冷或溫鍛造的鑄造金屬或者金屬粉末形成的。如圖1中所示，頭部分32包括與切削工具本體22的軸向前端對相鄰的一個軸向前部直徑FD以及與套環(huán)部分38相鄰的一個軸向后部直徑RD。在一方面，這些長形凸起M 各自的背斜脊62從軸向后部直徑RD向軸向前部直徑FD傾斜。在另一個方面，這些長形凸起M各自的背斜脊62以一個均勻的線性比率從軸向后部直徑RD向軸向前部直徑FD傾斜。
圖4展示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面所述的一種另外的可旋轉(zhuǎn)切削工具120的俯視圖。工具120類似于在此說明和展示的工具20，除了工具120僅具有五個徑向地圍繞其間隔開的長形凸起154。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，這些長形凸起M各自可以進行硬化以便得到增加的強度、并且可以具有例如在約40hrc至約80hrc范圍內(nèi)的硬度。在一個方面，每個凸起M 的背斜脊62可以通過表面硬化或者對感應熱處理的深度進行控制的一種工藝來硬化至一個所希望的深度。這允許該背斜脊62比該芯部更硬，這產(chǎn)生了更好的耐磨損性并且進而產(chǎn)生了更好的壽命，同時通過工具20的芯部維持了強度。根據(jù)本發(fā)明的多個方面，將了解的是切削工具20的設(shè)計是向著尖端30為楔形的， 而這些長形凸起M沿著頭部分32的外形以及表面尺寸逐漸變細。這允許工具20在維持整體強度的同時具有更好的貫入度。在另一個方面，將了解的是工具20的設(shè)計允許了材料 (如地層)被切割而積聚或堆積在這些長形凸起M之間從而用作一個磨損保護件，因此減少了在工具20上的磨損。雖然出于解說目的已經(jīng)在上面說明了本發(fā)明的多個具體實施方式
，但是對于本領(lǐng)域那些普通技術(shù)人員而言明顯的是無需背離如所附權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明即可進行對本發(fā)明的細節(jié)的多種變更。
權(quán)利要求
1.一種用于撞擊地層的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具包括一個切削工具本體；一個硬質(zhì)尖端，該硬質(zhì)尖端被固定到該切削工具本體上；該切削工具本體具有用于接收該硬質(zhì)尖端的一個軸向前端以及一個軸向后端、從該軸向前端軸向向后的一個頭部分、從該頭部分軸向向后的一個套環(huán)部分、以及從該套環(huán)部分軸向向后的一個柄部分；并且其中，該頭部分包括徑向地圍繞其延伸的多個長形凸起，這些長形凸起各自包括一個第一楔形側(cè)和一個第二楔形側(cè)，其中這些長形凸起各自的第一楔形側(cè)與一個相鄰長形凸起的第二楔形側(cè)在該頭部分的一個表面處鄰接。
2.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中這些長形凸起各自從該套環(huán)部分附近延伸至該切削工具本體的軸向前端的附近。
3.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中這些長形凸起各自包括在該第一楔形側(cè)與第二楔形側(cè)之間達到的一個背斜脊。
4.如權(quán)利要求3所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中該頭部分包括與該切削工具本體的軸向前端相鄰的一個軸向前部直徑以及與該套環(huán)部分相鄰的一個軸向后部直徑，其中這些長形凸起各自的背斜脊從該軸向后部直徑向該軸向前部直徑傾斜。
5.如權(quán)利要求4所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中這些長形凸起各自的背斜脊以一種均勻的線性比率從該軸向后部直徑向該軸向前部直徑傾斜。
6.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中這些長形凸起各自的一個軸向向后的部分是與該套環(huán)部分徑向地同等廣闊的。
7.如權(quán)利要求3所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中這些長形凸起各自的背斜脊具有在約 40hrc至約80hrc的范圍內(nèi)的硬度。
8.如權(quán)利要求1所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中這些長形凸起各自包括一個總體上三角形的截面形狀。
9.一種帶有中心縱向軸線的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體包括一個頭部分、一個柄部分、以及介于該頭部分與該柄部分之間的并且與它們相鄰接的一個套環(huán)部分；與該頭部分相鄰的一個軸向前端以及與該柄部分相鄰的一個軸向后端；其中，該頭部分包括徑向地圍繞其延伸的多個長形凸起，這些長形凸起各自均包括一個第一楔形側(cè)以及一個第二楔形側(cè)，其中這些長形凸起各自的第一楔形側(cè)與一個相鄰長形凸起的第二楔形側(cè)在該頭部分的一個表面處鄰接。
10.如權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中這些長形凸起各自從該套環(huán)部分附近延伸至鄰近該頭部分的軸向前端的附近。
11.如權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中這些長形凸起各自包括在該第一楔形側(cè)與第二楔形側(cè)之間達到的一個背斜脊。
12.如權(quán)利要求11所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中該頭部分包括與該頭部分相鄰的軸向前端附近的一個軸向前部直徑以及與該套環(huán)部分相鄰的一個軸向后部直徑，其中這些長形凸起各自的背斜脊從該軸向后部直徑向該軸向前部直徑傾斜。
13.如權(quán)利要求12所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中這些長形凸起各自的背斜脊以一種均勻的線性比率從該軸向后部直徑向該軸向前部直徑傾斜。
14.如權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中這些長形凸起各自的一個軸向向后的部分是與該套環(huán)部分徑向地同等廣闊的。
15.如權(quán)利要求11所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中這些長形凸起各自的背斜脊具有在約40hrc至約80hrc的范圍內(nèi)的硬度。
16.如權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具本體，其中這些長形凸起各自包括一個總體上三角形的截面形狀。
17.一種可旋轉(zhuǎn)的切削工具，具有一個被固定到其上用于撞擊地層的硬質(zhì)尖端，該可旋轉(zhuǎn)的切削工具包括一個頭部分、一個柄部分、以及介于該頭部分與該柄部分之間的并且與它們相鄰接的一個套環(huán)部分；其中，該頭部分包括多個總體上V形的縱向凹槽，這些縱向凹槽從該套環(huán)部分附近延伸至鄰近該頭部分的一個軸向前端的附近。
18.如權(quán)利要求17所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中多個相鄰的總體上V形的凹槽限定了在它們之間的一個背斜脊，其中該背斜脊從該套環(huán)部分向該軸向前端傾斜。
19.如權(quán)利要求18所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中該背斜脊的一個軸向向后的部分是與該套環(huán)部分徑向地同等廣闊的。
20.如權(quán)利要求18所述的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中該頭部分包括一個軸向前部直徑以及一個軸向后部直徑，其中每個背斜脊從該軸向后部直徑向該軸向前部直徑傾斜。
全文摘要
一種用于撞擊地層的可旋轉(zhuǎn)的切削工具，其中該可旋轉(zhuǎn)的切削工具包括一個切削工具本體以及固定到該切削工具本體上的一個硬質(zhì)尖端。該切削工具本體包括用于接收該硬質(zhì)尖端的一個軸向前端以及一個軸向后端、從該軸向前端軸向向后的一個頭部分、從該頭部分軸向向后的一個套環(huán)部分、以及從該套環(huán)部分軸向向后并且從該軸向后端軸向向前的一個柄部分。這個頭部分包括徑向地圍繞其延伸的多個長形凸起，這些長形凸起各自包括一個第一楔形側(cè)以及一個第二楔形側(cè)。這些長形凸起各自的第一楔形側(cè)與一個相鄰的長形凸起的第二楔形側(cè)在該頭部分的一個表面處鄰接。
文檔編號E21C35/183GK102213096SQ20111008234
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者C·A·斯沃普, S·D·科爾文 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司