包括具有邊緣加工的切削鑲片的扁平刀頭的制作方法
【專利摘要】一種用于接合地層材料的扁平刀頭，包括：一個(gè)不可旋轉(zhuǎn)的柄部；一個(gè)頭部，該頭部是與該不可旋轉(zhuǎn)的柄部一體形成的并且包括遠(yuǎn)離該不可旋轉(zhuǎn)的柄部的一個(gè)尖端區(qū)域；以及安裝在該頭部的尖端區(qū)域處的一個(gè)切削鑲片。該切削鑲片包括：具有一個(gè)有角度前導(dǎo)面的一個(gè)本體、具有一個(gè)后刀面的一個(gè)頂表面、在該有角度的前導(dǎo)面與該頂表面的后刀面之間延伸的一個(gè)T形刃帶表面、以及在該T形刃帶表面與該頂表面的后刀面的相交處形成的一個(gè)切削刃。
【專利說明】包括具有邊緣加工的切削鑲片的扁平刀頭
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明總體上涉及一種挖掘工具，例如用于切穿不同地層和其他材料的刀頭。更 確切地說，本發(fā)明涉及一種包括具有邊緣加工的切削鑲片的扁平刀頭。
[0003] 具有刀頭的不同類型切削組件被用于采礦、施工以及相關(guān)操作，其中典型的是，刀 頭包括用于插入刀夾具中的柄以及在該柄上的用于接合地層（例如，煤層或礦物層或其他 天燃材料或類似物）的一個(gè)前部工作部。在該前部工作部上提供了一種由硬質(zhì)耐磨損材料 形成的單獨(dú)鑲片，以用于切入地層之中并且用于增加刀頭在移除材料時(shí)的壽命。
[0004] 具有刀頭的、用于采礦和施工操作的切削組件的實(shí)例包括扁平切削刀具。這些類 型的切削刀具通常包括安裝在可旋轉(zhuǎn)的盤、耙、鏈、筒或轉(zhuǎn)鼓上的多個(gè)刀頭，其中每個(gè)刀頭 都包括一個(gè)基本上扁平的由硬質(zhì)材料制成的切削鑲片。這些基本上扁平的切削鑲片被附連 到刀頭的前部工作端上。然而，已經(jīng)確定的是由于這種基本上扁平的切割鑲片的形狀和構(gòu) 形，這些切割鑲片并不是均勻地磨損。這種不均勻的磨損減少了切削鑲片的總的使用壽命。 更具體的說，基本上扁平的切割鑲片的切削刃在使用過程中由于該切削刃的形狀而具有錛 刃或斷裂的可能性。
[0005] 因此，所希望的是提供克服已知這類刀具的局限性和缺點(diǎn)的改進(jìn)切削刀具。除此 之外，所希望的是提供克服已知刀頭的局限性和缺點(diǎn)并且在操作過程中提供改善的磨損和 效率的改進(jìn)刀頭。此外，所希望的是提供克服已知切削鑲片的局限性和缺點(diǎn)并且在操作過 程中提供改善的磨損和效率的、用于刀頭的改進(jìn)切削鑲片。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個(gè)用于接合例如地層材料的扁平刀頭包括：一個(gè)不可 旋轉(zhuǎn)的柄部；一個(gè)頭部，該頭部是與該不可旋轉(zhuǎn)的柄部一體形成的并且包括遠(yuǎn)離該不可旋 轉(zhuǎn)的柄部的一個(gè)尖端區(qū)域；以及安裝在該頭部的尖端區(qū)域處的一個(gè)切削鑲片。該切削鑲片 包括：具有一個(gè)有角度的前導(dǎo)面的一個(gè)本體、具有一個(gè)后刀面的一個(gè)頂表面、在該有角度的 前導(dǎo)面與該頂表面的后刀面之間延伸的一個(gè)T形刃帶表面、以及在該T形刃帶表面與該頂 表面的后刀面的相交處形成的一個(gè)切削刃。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，一種與用于接合例如地層材料的刀頭結(jié)合使用的切削 鑲片包括：具有一個(gè)有角度的前導(dǎo)面的一個(gè)本體、具有一個(gè)后刀面的一個(gè)頂表面、在該有角 度的前導(dǎo)面與該頂表面的后刀面之間延伸的一個(gè)T形刃帶表面、以及在該T形刃帶表面與 該頂表面的后刀面的相交處形成的一個(gè)切削刃。
[0009] 本發(fā)明的這些和其他方面在查看本說明書及附圖之后將得到更全面的理解。
[0010] 附圖的簡(jiǎn)要說明
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一種刀頭、例如扁平刀頭的分解等距視圖。
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面用于與圖1中示出的刀頭一起使用的切削鑲片的正 視圖。
[0013] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面沿圖2的線2A-2A截取的一個(gè)截面視圖。
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面在圖2中示出的切削鑲片的側(cè)視圖。
[0015] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面在圖2和圖3中示出的切削鑲片的頂視圖。
[0016] 詳細(xì)說明
[0017] 以下說明僅出于展示本發(fā)明的不同方面的目的、而并非出于限制本發(fā)明的范圍的 目的。
[0018] 參見圖1至圖4,在此展示了例如總體上指定為110的扁平刀頭形式的刀頭、以及 與該刀頭一起使用的總體上指定為122的一個(gè)切削鑲片。該放射狀刀頭110包括一個(gè)柄部 112,該柄部是不可旋轉(zhuǎn)的，即在通過將該放射狀刀頭110的柄部112插入到一個(gè)刀夾具基 部（未示出）中而組裝該放射狀刀頭110的操作過程中該柄部112并不旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)方面， 柄部112具有一個(gè)總體上非圓形的截面，例如一個(gè)總體上矩形的截面。
[0019] 該放射狀刀頭110包括一個(gè)前部工作端，該工作端包括一個(gè)頭部114,該頭部是與 該柄部112 -體形成并且具有一個(gè)遠(yuǎn)離該柄部112的尖端區(qū)域116。該切削鑲片122被安 裝在頭部114的尖端區(qū)域116處。該切削鑲片122典型地使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的 常規(guī)組合物和技術(shù)、通過例如機(jī)械附接或者通過硬焊、膠粘或壓力配合而安裝或者附連到 在該頭部114的尖端區(qū)域116處限定的一個(gè)承窩117上或者之中。
[0020] 該切削鑲片122是例如由一種燒結(jié)碳化鎢制成，該燒結(jié)碳化鎢是鈷與碳化鎢的混 合物。可以使用其他超硬耐磨損材料（例如，多晶金剛石、陶瓷、或金屬陶瓷）作為補(bǔ)充物和 /或替代物。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，例如，涂有碳化鉻的金屬以及其中向碳化鎢中添加了 碳化鈦或碳化釩的其他金屬陶瓷可以是鑲片材料的候選材料。用于這類應(yīng)用的替代性陶瓷 包括鋁基、硅基、鋯基的變體以及玻璃變體。另外的其他鑲片材料替代物包括難熔的立方型 過渡金屬碳化物或者任何其他已知的或隨后開發(fā)的比該基底材料更硬的一種或多種材料。 也可以使用這些鑲片的涂層，例如PVD或CVD涂層。
[0021] 在一個(gè)方面，該切削鑲片122例如是通過粉末冶金學(xué)方法使用一種壓機(jī)來制成 的，該壓機(jī)包括一個(gè)模片和頂部以及底部壓頭/沖頭用于壓制成完成形狀。多個(gè)部分可以 被壓制成最終形狀或者通過濕法/干法噴射（blast)、或金剛石磨削其他材料成形方法來 修改成最終形狀，其他材料成形方法是例如但不限于EDM(放電機(jī)加工）、EDG(放電磨削）、 生坯機(jī)加工、激光消融。有利的是，本發(fā)明在制作過程中使得鑲片的臨界切削刃從模片套 (die case)與壓頭的交叉點(diǎn)處移動(dòng)該。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該臨界切削刃現(xiàn)在在壓頭 /沖頭中完全成形。這樣避免了在該切削刃上形成毛邊。毛邊是不希望的，例如因?yàn)槊吺?應(yīng)力集中物。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的如在此闡述的這些及其他方面有助于獲得該切削鑲片 的所希望的邊緣（即切削刃）加工。
[0022] 切削鑲片122具有一個(gè)切削鑲片本體，總體上指定為124,該切削鑲片本體具有一 個(gè)頂表面126、一個(gè)底表面128、一個(gè)第一側(cè)部134以及一個(gè)第二側(cè)部136。該切削鑲片本 體124還包括一個(gè)有角度的或傾斜的前導(dǎo)面140以及一個(gè)相反的后部側(cè)部或尾隨側(cè)部142。 在一個(gè)方面，該有角度的前導(dǎo)面140總體上是平面的并且總體上位于本體124的上部區(qū)段 143上。在另一個(gè)方面，本體124還包括一個(gè)下部區(qū)段145,該下部區(qū)段具有總體上圓形的 截面形狀或構(gòu)形。
[0023] 該切削鑲片122的頂表面126包括一個(gè)后刀面144。在一個(gè)方面，該后刀面144朝 向該切削鑲片122的后部側(cè)部或尾隨側(cè)部142延伸。在另一個(gè)方面，該后刀面144延伸至 該后部側(cè)部或尾隨側(cè)部142。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該切削鑲片122包括邊緣加工，例如一個(gè)總體上指定為 148的T形刃帶表面，該T形刃帶表面總體上在有角度的前導(dǎo)面140的至少一部分與該頂表 面126的后刀面144之間延伸。在一個(gè)方面，該T形刃帶表面148在該長(zhǎng)度的有角度前導(dǎo) 面140與后刀面144之間延伸。在另一方面，該T形刃帶148與該有角度的前導(dǎo)面140是 鄰接的。在又另一方面，該T形刃帶148與后刀面144是鄰接的。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，該T形刃帶 表面148可以是平的表面或者可以是除平的表面外的其他表面，例如它可以包括一個(gè)圓化 的或彎曲的（即非平面的）T形刃帶表面。
[0025] 該切削鑲片122還包括在該Τ形刃帶表面148與該頂表面126的后刀面144的相 交處形成的一個(gè)切削刃150。在一個(gè)方面，該切削刃150是圓化的。在另一個(gè)方面，該有角 度的前導(dǎo)面140與該Τ形刃帶148相交而于形成一個(gè)圓化的前導(dǎo)刃141。
[0026] 具有在該Τ形刃帶表面148與該后刀面144的相交處形成的切削刃150這一構(gòu)形 使得該切削刃150具有一個(gè)負(fù)的軸向前角R(例如，見圖2Α)。在一個(gè)方面，這個(gè)負(fù)的軸向前 角R是在約10度到約60度的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體的實(shí)例中，圖2Α中所示的這個(gè)前角R約 為負(fù)55度。
[0027] Τ形刃帶表面148是相對(duì)于該后刀面144以角度X定位的（例如，見圖2Α)。角度 X可以稱為相對(duì)于或關(guān)于切削刃150的后角。在一個(gè)方面，該Τ形刃帶表面148是相對(duì)于該 后刀面144以一個(gè)大于90度的角度X定位的。在一個(gè)具體的實(shí)例中，圖2Α中所示的這個(gè) 角度X約為115度。
[0028] 在另一個(gè)方面，該Τ形刃帶表面148可以具有的寬度W(例如，見圖2Α)是在約 0. 002英寸至約0. 090英寸的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體的實(shí)例中，寬度W約為0. 020英寸。
[0029] 應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，Τ形刃帶148、切削刃150、負(fù)的軸向前角R和/或后角X單獨(dú)的和/ 或組合的構(gòu)形有利地避免了該切削刃150的尖銳過渡從而在刀頭110的操作過程中使該切 削刃150折斷或碎裂的可能性減小或最小化。此外，該Τ形刃帶148被構(gòu)形使得沿該切削 刃150的切削力改變方向從而減小了沿該切削刃150的剪切應(yīng)力。
[0030] 雖然已經(jīng)出于解說的目的在上文中說明了本發(fā)明的多個(gè)具體的方面，但是對(duì)于本 領(lǐng)域那些普通技術(shù)人員而言顯然可以對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)進(jìn)行多種變更而并不背離如所附權(quán) 利要求書中限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1. 一種扁平刀頭，該扁平刀頭包括： 一個(gè)不可旋轉(zhuǎn)的柄部； 一個(gè)頭部，該頭部是與該不可旋轉(zhuǎn)的柄部一體形成的并且包括遠(yuǎn)離該不可旋轉(zhuǎn)的柄部 的一個(gè)尖端區(qū)域；以及 安裝在該頭部的尖端區(qū)域處的一個(gè)切削鑲片，其中該切削鑲片包括： 一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)有角度的前導(dǎo)面； 一個(gè)頂表面，該頂表面具有一個(gè)后刀面； 一個(gè)T形刃帶表面，該T形刃帶表面在該有角度的前導(dǎo)面與該頂表面的后刀面之間延 伸；以及 一個(gè)切削刃，該切削刃是在該T形刃帶表面與該頂表面的后刀面的相交處形成的。
2. 如權(quán)利要求1所述的扁平刀頭，其中該切削刃具有一個(gè)負(fù)的軸向前角。
3. 如權(quán)利要求2所述的扁平刀頭，其中該負(fù)的軸向前角是在約10度至約60度的范圍 內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求2所述的扁平刀頭，其中該T形刃帶表面是相對(duì)于該頂表面的后刀面以 一個(gè)大于90度的角度定位的。
5. 如權(quán)利要求1所述的扁平刀頭，其中該有角度的前導(dǎo)面是平面的。
6. 如權(quán)利要求1所述的扁平刀頭，其中在該T形刃帶表面與該后刀面相交處該切削刃 是圓化的。
7. 如權(quán)利要求1所述的扁平刀頭，其中該T形刃帶表面具有的寬度是在約0. 002英寸 至約0. 090英寸的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的扁平刀頭，其中該有角度的前導(dǎo)面是在該本體的一個(gè)上部區(qū)段 上。
9. 如權(quán)利要求8所述的扁平刀頭，其中該本體還包括一個(gè)下部區(qū)段，該下部區(qū)段具有 一種總體上圓形的截面形狀。
10. -種用于與刀頭結(jié)合使用的切削鑲片，該切削鑲片包括： 一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)有角度的前導(dǎo)面； 一個(gè)頂表面，該頂表面具有一個(gè)后刀面； 一個(gè)T形刃帶表面，該T形刃帶表面在該有角度的前導(dǎo)面與該頂表面的后刀面之間延 伸；以及 一個(gè)切削刃，該切削刃是在該T形刃帶表面與該頂表面的后刀面的相交處形成的。
11. 如權(quán)利要求10所述的切削鑲片，其中該切削刃具有一個(gè)負(fù)的軸向前角。
12. 如權(quán)利要求11所述的切削鑲片，其中該負(fù)的軸向前角是在約10度至約60度的范 圍內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求11所述的切削鑲片，其中該T形刃帶表面是相對(duì)于該頂部表面的后刀 面以一個(gè)大于90度的角度定位的。
14. 如權(quán)利要求1所述的切削鑲片，其中該有角度的前導(dǎo)面是平面的。
15. 如權(quán)利要求1所述的切削鑲片，其中在該T形刃帶表面與該后刀面相交處該切削刃 是圓化的。
16. 如權(quán)利要求1所述的切削鑲片，其中該T形刃帶表面具有的寬度是在約0. 002英寸 至約0. 090英寸的范圍內(nèi)。
17. 如權(quán)利要求1所述的切削鑲片，其中該有角度的前導(dǎo)面是在該本體的一個(gè)上部區(qū) 段上。
18. 如權(quán)利要求17所述的切削鑲片，其中該本體還包括一個(gè)下部區(qū)段，該下部區(qū)段具 有一種總體上圓形的截面形狀。
【文檔編號(hào)】E21C35/183GK104121021SQ201410169722
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月26日
【發(fā)明者】N·J·帕洛斯, S·M·喬治, G·W·謝弗勒, D·C·羅利特 申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司