CN101001710A - 多功能管道铣刀头 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转工具(90)的铣刀头，适用于加工、准备或以其它方式赋予工件(100)、特别是管道的接头部分所需要的面。在一个优选的具体实施方式中，所述铣刀头带有至少三个不同的切削面或加工面，每一个都能对工件进行不同的加工。在一个具体实施方式中，所述铣刀头带有a)薄板加工和/或去除管道外径薄层元件(40)；b)能在管道的端部加工出锥面的锥面加工元件(50)和c)去除管道内径薄层元件(30)。在另一个具体实施方式中，外径薄层去除元件或刀片(210)带有弯曲的或圆的切削或加工刀刃(212)以特别用来进行近距离加工。在一个优选的具体实施方式中，铣刀头外径切削刀片(210)带有伸长的槽形孔(224)。

Description

多功能管道铣刀头

相互参照

本申请为于2004年7月20日提出的、序号为10/894,831、名称为“多功能铣刀头”的美国专利申请的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及一种用于旋转工具的铣刀头，适用于加工、准备或以其它方式赋予工件、特别是管道的接头部分所需要的面。在一个优选的具体实施方式中，所述铣刀头带有至少三个不同的切削面或加工面，每一个都能对工件进行不同的加工。在一个具体实施方式中，所述铣刀头带有a)薄板加工和/或去除管道外径薄层元件；b)能在管道的端部加工出锥面的锥面加工元件和c)去除管道内径薄层元件。所述铣刀头的加工面是可调的，以适用于不同厚度和直径的管道。铣刀头适于连接到旋转加工工具，即钻孔机上。在又一个具体实施方式中，去除管道外径薄层元件或刀片带有弯曲的或圆形的切削刃或加工刃以能特别用于近距离的加工。在又一个具体实施方式中，铣刀头外径切削刀片是可调的。在一个优选的具体实施方式中，所述铣刀头外径切削刀片带有伸长的槽状孔。本发明还公开了采用所述铣刀头对工件进行加工的方法。

发明背景

发电厂或其它工厂采用管道或管道组，流体如水或蒸汽通过其进行循环。流体通常被加热使用，如用来驱动汽轮机发电。

所述管道通常被布置成大块板状或平行的管道组，采用位于管道组一对相邻管道之间的连续金属薄板(membrane)或网格连接在一起，形成管道墙。将相邻管道连接到一起的网格或薄板通常和管道具有大致相同的厚度，网带的宽度一般从大约0.25英寸到大约0.75英寸。网格或薄板通常被焊接到相邻管道的外壁上以形成管道组。在一些情况下，在管道组的部分区域上带有包含金属或合金的堆焊层，以防止腐蚀或性能变差。在一些具体实施方式中，堆焊层位于管道组的两侧。由于由腐蚀和类似情形导致性能变差，管道有时候需要更换。一般地，受损或破裂管道的修理要切割并切除掉管道组的相当大一部分，并用新的管道组进行更换。被更换的管道组通常呈大矩形，典型的长度尺寸为从几英尺到10英尺、20英尺、100英尺甚至200英尺。

需要更换的管道组部分通常采用动力锯或火焰切割机切割掉。将锅炉管道墙一部分切割掉的方法和装置在美国专利5,033,347中进行了描述和图示，在此通过引证全部并入本申请。

在管道墙需要更换的受损或破裂部分被切割掉并移走后，在将新的管道组部分于旧管道墙开口内就位之前，需要通过将老旧部分切除掉，以适当地使管道接头暴露。使现有锅炉管道墙的管道接头适当地暴露要求对该管道接头进行锥面加工，以在新的管道墙部分和现有的锅炉管道墙之间实现良好焊接。更具体地讲，现有管道墙的管道接头和和新的或管道墙更换部分的管道接头应被加工成平顶锥体(frustoconical bevel)，以使得当所述管道接头被对准放置时，形成一个环行槽，接受焊条的熔融金属。管道墙的更换部分通常在现有管道墙的受损或破裂部分被切除前在场外进行制造和准备以用来焊接用。然而，用于焊接的现有管道暴露的管道接头则通常必须在有限的现场空间准备。将在现有管道墙上进行的所有工作尽可能快地有效完成，以使因维修造成的蒸汽发电机停机的时间缩短到最少是非常需要的。因此，用于焊接的现有管道暴露的管道接头的准备通常采用手持式加工工具完成，这些加工工具的例子在美国专利4,449,871和4,889,454中进行了披露，在此通过引证全部并入本申请。

为了使用常规的加工工具将现有管道墙暴露的管道接头快速有效地加工出锥面，并绕管道接头的整个环状面在垂直相邻的管道之间提供充足的空间进行焊接，将现有管道墙暴露的一对管道接头之间薄板的一部分切除是非常理想的，也是通常需要的。典型地，将由切除受损的管道墙部分而暴露的相邻管道接头之间的薄板进行切除是理想的，薄板的切除从现有锅炉管道墙的水平切口开始，深度至少等于管道接头将被加工成的平顶锥体的深度。典型地，薄板材料从两个相邻管道之间的水平切口开始被切除的深度为从切口处大约3/8英寸、3/4英寸或更多。

现有的薄板切除头和堆焊层或管道材料接触时会被抓住、卡住和/或停止进行切削。当薄板材料和/或堆焊层材料被切除后，管道的整个环状面被加工成平顶锥体。然后，具有相应锥面的第二管道和第一锥面管道配合，所述管道通过位于被连接管道周围，特别是位于由连接的锥面管道接头形成的环形槽内的熔融金属或焊料被焊接在一起。人们发现用这种现有的方式连接的锥面管道，由于没有进行清理或管道薄层切除，通常在焊接区域存在弱点，有时由于起斑点，产生气泡或焊接强度不够。在具有锥面接头的连接管道之间形成高强度坚固的焊缝是有益的。

发明概要

本发明涉及准备工件，如管道、导管或类似物的装置和方法，目的是为随后的加工如焊接作准备。所述的管道可以是单个的管道如增效器、过热管、再热管、元件管或类似物，甚至可以是通常由薄板连接在一起的管道组的一部分。在一个具体实施方式中，所述的装置是一个带有至少一个去除内径薄层元件的铣刀头或铣刀钻头，优选带有三种不同种类的加工元件。

在一个优选的具体实施方式中，所述铣刀头包括多种加工元件，其中的每一个都能同时或实质上同时对管道进行不同的加工。第一种加工元件用于加工管道的内表面，并环绕管道的内表面将管道从其端部加工至预定的深度。第二种加工元件用于加工管道的外表面，或如果有的话，加工位于管道上将被加工区域的薄板的一部分或堆焊物，或对两者都进行加工。第三种加工元件用于在管道的接头部分铣出平顶锥体。然后，优选采用相同方式加工过的第二接头和第一接头对准，将管道沿他们的圆周焊接在一起。

第一种加工元件用于从管道的内表面或管道的一部分上去除预定径向厚度的管道薄层或材料，优选沿管道的内圆周加工到距管道端部预定的深度或距离。内表面加工元件包括至少一个刀片。所述刀片的加工面通常避开中心轴从而管道的内表面能够由所述的内表面加工元件进行加工。在一个优选的具体实施方式中，所述的加工元件相对于铣刀头的中心轴在径向上是可调的。因此，可以对所述加工元件进行调整以去除预定厚度或量的管道内部材料。内部管道薄层去除加工刀片或切削面可以相对于与铣刀头的中心轴平行的一根轴设置成或固定为一预定的角度，从而相对于其它的加工刀片更多的材料能够从管道内部的一部分去除，例如形成一倾斜的内壁，以向制冷环提供空间或在管道的接头部分形成一逐渐改变的内径来和第二管道的内径相匹配。而且，第一种加工元件的可调性也能够使得不同内径的管道可以采用同一个铣刀头进行加工。

第二种加工元件一般采用旋转加工装置或动力工具通过在管道接头的基本上整个外圆周去除一小的或极微小的直径部分或薄层厚度来完成管道清理步骤。管道薄层去除优选至少在要进行锥面加工的部分进行，同时在要进行锥面加工的部分的邻近区域进行。方便的是，该外部管道薄层去除加工元件也能够去除任何位于管道表面的堆焊层或薄板。采用带有设置于加工工具上一个或多个刀片或切割刀刃的第二加工元件来从管道的外圆周去除一预定的径向厚度。更好的是，该径向薄层去除提供一个实质上裸露的、无锈蚀和氧化层等的金属表面。

第三种加工元件一般带有一个或多个以需要的角度适当固定的锥面切削刀片以对暴露的管道接头进行加工并在其上加工成与管道的纵轴垂直的轴成一预定角度的锥面。在一个优选的具体实施方式中，该锥面加工元件相对于铣刀头的中心轴在径向上是可调的。

本发明的一个目的是提供一种在管道或其它工件的内径上去除材料，和在管道接头上加工出锥面，或从管道的外表面上去除管道材料，或兼具所述步骤的方法。在一个优选的具体实施方式中，所有的三个加工都采用本发明的铣刀头进行。带有成形为能够实施该方法的切削面或刀片的三种不同种类的加工元件的铣刀头会进行详细描述。本发明中的多功能铣刀头能够实现管道接头的精密加工，在需要的时候为后续的焊接或其他工序进行管道表面的准备。能够同时或基本上同时进行多种加工的铣刀头可以使使用者更有效地完成管道的准备工作。

所述的多功能铣刀头在其一个轴向端带有安装部分，适用于连接到旋转动力工具上，优选连接到旋转动力工具的心轴或轴上。典型地，加工工具带有一可插入暴露的管道接头并对所述铣刀头进行定位和稳固以防止在进行铣加工的过程中工具在相对于管道纵向的横向上移动或颠簸。为了进行铣加工，旋转动力工具的驱动装置被开动，工具和连接到上面的铣刀头被向管道接头驱动，铣刀头的加工面在预定的位置接触管道接头，从而为管道接头提供需要的表面。除了在管道接头临近区域从管道的内表面或内圆周处去除管道材料外，所述的方法还可包括从管道的外圆周去除管道材料，在相邻的管道之间去除薄板，或在管道的接头处加工出锥面，或他们的组合。

本发明的另一个目的是提供一种带有可调加工元件的铣刀头，从而可以加工不同尺寸即直径的管道或工件。在一个具体实施方式中，内表面加工元件可以在距铣刀头中心轴的一定范围的距离内进行固定。在又一个具体实施方式中，锥面加工元件可以在距铣刀头中心轴的一定范围的距离内进行固定。

本发明的又一个目的是提供一种带有具有弯曲或圆形切削刀刃的管道外径薄层去除元件或刀片的铣刀头，以在小空间或小的工具空间的区域内实现管道的加工。在一个具体实施方式中，切削刀工作面环绕孔带有埋头孔或凹槽，以使固定元件的头部能够位于所述的埋头孔或凹槽内。在又一个具体实施方式中，本发明中的管道外径薄层去除刀片也带有凹槽孔，并可以进行调整以适应特定用途的需要。

附图简要说明

通过对照附图阅读本发明的详细说明书能更好地理解本发明，本发明的特点和优点也会明显地呈现。其中的附图为：

图1为本发明一种铣刀头的正视图，该图还示出了采用本发明的铣刀头加工的管状构件或工件；

图2为在图1中2-2方向上铣刀头的平面图；

图3为在图1中3-3方向上铣刀头一部分的平面图；

图4为本发明铣刀头一个具体实施方式下部的正视图，特别示出了锥面加工元件和管道内层材料去除元件；

图5为可与本发明的铣刀头一起使用以对如图1中所示的管状构件或工件进行再加工的风动旋转加工工具的立体图；

图6为带有连接到其上的弯曲或圆形刀刃切削刀片支座的正面图。

图7为图6的剖视图，特别示出带有固定元件沉头安装于其中的埋头孔的切削刀片孔；

图8为图6的剖视图，其中的固定元件处于固紧位置，从切削刀片的工作面伸出距离A，距离A小于或等于图6中所示沿基本垂直于距离A方向上测量的第二距离B；

图9A为带有凹槽孔的矩形切削刀片的正面图；

图9B为图9A中所示的矩形切削刀片的剖视图；

图10为带有凹槽孔的环形切削刀片的正面图；

图11为带有圆形刀刃的切削刀片的正面图

图12为采用带有圆形管道薄层去除切削刀片、锥面加工元件和内径管道薄层去除元件的本发明的铣刀头加工的管道的侧视图。

本发明的详细说明

阅读对优选具体实施方式进行描述的本说明书应结合附图，附图为本发明整个说明书的一部分。在本说明书中，贯穿始终的相应标号用来表示同一个或功能相似的零部件。相关术语“水平”、“垂直”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”及它们的派生词(如：“水平地”、“向下地”、“向上地”，等等)应被理解为用来表示描述的或正在讨论的附图中所示出的方向。这些相关术语是为了描述方便而不是想规定一个特定的方向，除非被具体表示为相对于“向外”的“向内”、相对于“横向”的“纵向”及其它被解释为和另一个方向相对或如果适当，相对于延长轴、旋转轴或旋转中心处于相对方向位置。有关连接、配合及类似情形的术语，如“连接的”和“相互连接的”，除非做出其它明确说明，是指其中的结构通过中间结构直接或间接地相互紧固到一起或连接到一起的关系，及其中的结构都能移动或固定不动的连接或关系。术语“功能性连接”是指能使相关结构根据其连接关系按预定方式运行的结合、配合或连接。

图1为本发明一种铣刀头10的正视图，它位于工件100的上方，在本例中工件100为一管道。优选的工件为中空的圆柱体。工件100一般由钢制成，但应该理解其它金属、聚合物或它们的组合也可以用来制造所述的工件。本发明的铣刀头10可以如图5所示连接到动力工具90上并用来对工件100进行铣加工。本发明的铣刀头10至少用来从工件的内部或内径处去除管道材料，优选从管道的端部延伸的部分进行上述加工。图1中的管道100已经采用本发明中的铣刀头10进行加工过。工件100沿中心轴20实质上是柱状的。如图所示，工件100被加工的接头上部有一在外表面102上外部加工部分104、锥面部分106和位于内表面108上的内部加工部分110。在内外加工元件30、40的加工通道的端部的每一个位置分别形成一倾斜的轴肩。所述的轴肩的角度通常可以根据最终用户的的需要或期望为多种多样，可以为渐进的或急剧的。外部轴肩所具有的角度的范围一般相对于和中心轴20垂直的轴为大约0°到大约85°，期望的范围是从大约5°到大约60°，优选的范围是从大约10°到大约45°。外部轴肩的角度可以通过将外部管道加工元件40固定于上述的角度进行加工而成。在图1中示出了切削刀刃为45°的情形。

铣刀头10适于固定到加工设备如图5所示的旋转加工工具90上。旋转加工设备是本技术领域熟知的，可以在市场上从供应商出购买，如从位于俄亥俄州瓦德斯沃斯(Wadsworth)的高安工具公司购买，所述设备的例子包括但不限于：MB型、MS型、B型、MT型和MFT型。旋转加工工具一般为电动的或风动的。

图1至图4示出的铣刀头10包括实质上为柱状、带有上部14和下部16的主体12。应该理解，在其它可选的具体实施方式中，主体12可以具有其它的形状和/或制成具有单一体的结构，如整体制成上部和下部。一般为柱状的铣刀头10包括一沿其纵轴方向伸展的中心轴20。下部16带有一工具安装接头18，以和加工工具进行可拆卸连接。在一个优选的具体实施方式中，工具安装接头18有一孔22，该孔优选为圆柱形以连接到旋转加工工具90的心轴或其它部分上。在一个具体实施方式中，圆柱形孔22带有键槽24，它和工具传动装置上的键配合连接从而将旋转铣刀头锁紧到加工工具上。在图1所示的又一个具体实施方式中，安装部分18带有径向螺纹孔26，它用来接受六角凹头螺钉或其它紧固件，以将铣刀头可拆卸地固定连接到旋转加工工具90上。当然，各种各样用来将铣刀头安装到旋转加工工具上的其它方式都是已知的，如在铣刀头的安装部分带有螺纹孔，以将铣刀头螺纹连接到旋转工具带螺纹的输出轴上，或任何常用的用来将工具元件安装到旋转加工工具的旋转轴或输出轴的夹盘或其它装置。

如图2中更好地显示，本发明的铣刀头优选带有一内部管道加工元件30用来从管道的内部去除掉一预定量的材料，优选沿内圆周面加工到一预定深度；一外部管道加工元件40用来从管道的外部去除掉一预定量的材料，优选沿外圆周面加工到一预定深度；以及一锥面加工元件50用来在管道的接头处加工出一锥面。如图2所示，相对于中心轴20，内部管道加工元件30的切削面34的位置和外部管道加工元件40的切削面44相比在径向上离中心轴较近。锥面加工元件50也有切削面54，切削面的部分相对于外部管道加工元件40离中心轴较近。加工元件之间的交叠是由于对本发明铣刀头10上的加工元件30、40和50策略性的位置和安排的考虑，如附图所示。不同加工元件之间的交叠可以进行精确控制，因为至少内部加工元件30、或锥面加工元件50、或两者相对于铣刀头的其它部分是可调的。

在一个优选的具体实施方式中，外部加工元件40位于例如通过图2中所示的紧固装置28固定连接到铣刀头下部的铣刀头上部14内。图3示出了带有内部加工元件30和锥面加工元件50的铣刀头10的下部16。

内部加工元件30采用紧固系统32可调并且可拆卸地固定到铣刀头的下部16，如图3所示。内部加工元件包括切削面34，它一般为刀刃或磨削刃，适于通过切削、研磨、磨削或类似方式从工件的内表面处去除材料。切削面34一般避开中心轴20以如图1中的描述从管道的内表面去除材料。内部加工元件30的切削面34连接到基座36上。内部加工元件30可在距中心轴20的多个径向距离处被固定连接到铣刀头10的切削元件座17内。

图3和图4中所示的切削元件座17一般为形成于铣刀头10主体12内的槽道、凹槽、座、狭槽或类似结构，它具有预定的深度，如大约0.25英寸到1英寸，优选0.5英寸。在一个优选具体实施方式中，切削元件座17相对于中心轴20在径向上延伸一预定的横向距离。在横穿径向轴的方向上测量的槽道的宽度应足以容纳或和理想的加工元件如内部管道加工元件30或锥面加工元件50的一部分，如基座36相配，以将加工元件连接到铣刀头10的主体12上。在铣刀头10上至少有一个切削元件座17。在一个优选的具体实施方式中，铣刀头10上带有多个切削元件座17，非常优选的是下部16上的每一个加工元件都有一个座17。在图2和图3中示出了两个座17，一个是为内部管道加工元件30，一个是为锥面加工元件50。

紧固系统32包括至少一个紧固件以将加工元件可拆卸地固定到铣刀头10的一部分上。在一个具体实施方式中，紧固系统32包括一螺纹孔和一紧固件如螺杆或螺钉，但应该理解，其它的紧固系统或紧固件也可以采用。如图3所示，紧固系统32包括楔子33，用来将加工元件可固定地连接到铣刀头10的主体12上。楔子33沿元件座17的长度和宽度延伸一预定距离。在紧固系统32的一个优选的具体实施方式中，一紧固件被控制在如图3所示的孔中，并且所述的楔子被推靠至内部加工元件的基座36，从而在楔子33和座17的一个壁之间将内部加工元件固定到铣刀头主体12上。在一些具体实施方式中，加工元件基座36、56可带有锥形部分57，从而和楔子33的锥形部分形成更好的配合，以在使用的过程中进行安全地固定。

如图4所示，内部加工元件30的切削面34被设置成相对于与铣刀头10的中心轴20平行的轴有一角度，以去除需要量的内部管道材料。在大多数情况下，所述的角度取决于管道最终使用的情况。例如，在一些情形下，将加工的第一管道的内径和将被焊接到第一管道接头上的第二管道的内径不同。因此，需要对第一管道的内表面进行充分的加工，以能够在管道的接头处使内径相互匹配从而避免焊接管道内的紊流并促进流动顺利。在另一种情形下，管道的内部被充分加工，以容纳冷却环，防止焊接材料在管道内部向下流动造成流动问题。这就是说，切削面34从基部到端部带有相对于与铣刀头的中心轴20平行的轴一般从大约0°到60°的角度，理想的情况是从大约5°到大约45°优选从大约10°到大约37°。图4中示出了内部管道加工元件30的切削面34的角度为10°的情形。内部管道加工元件30切削面34可具有任意足够的纵向长度以将管道接头加工至预定的深度，该深度理想的情况是从0.25英寸到大约2英寸，优选大约1英寸。

以同样的方式，锥面加工元件50可以采用已经描述的紧固系统32固定到位于切削元件座17中的铣刀头主体12中。元件50的基座56可以如上面对元件30描述的那样进行固定。锥面加工元件50包括切割面54用来在工件接头加工出如图1所示斜面部分106的平顶锥体。锥面加工元件50的切削面或刀刃54被设置成一预定的角度以加工出符合要求的平顶锥体。相对于铣刀头10的中心旋转轴20刀刃54的角度为一般从大约30°到大约60°，优选从大约30°到大约45°。在每一个铣刀头10上带有一个或多个锥面加工元件50。所述的一个或多个锥面加工元件50的位置距中心轴20一预定径向距离从而在内和/或外部管道薄层去除加工进行之前或之后，使锥面切削面至少获得一能够从管道的内径到外径对管道进行锥面加工的环状切削范围。在如图1-4所示的一个具体实施方式中，铣刀头10采用了一个内部加工元件30和一个锥面加工元件50。作为优选，如图所示，所述的加工元件实质上位于铣刀头相对的径向区域。

如图1、2和5所示的工件外部加工元件40用来通过切削、磨削或其它从外表面去除一薄层或薄的环的方式从管道的外径或外表面去除一薄层。作为优选，实质上完全或完全环绕管道外圆周进行去除。即，除了进行外径清理步骤的区域内任何残留在或环绕所述管道的堆焊层材料和/或薄板材料被去除外，管道外径的一部分也被去除掉。

铣刀头10的构造或设计能使外部加工元件40加工管道的一部分以及任何堆焊层和/或位于管道一侧或两侧的薄板材料。铣刀的切削面是自清理的，并可以连续切削面，特别是连续的或半连续的表面，例如但不限于管道的外圆周面、堆焊层和薄板材料。所述铣刀头的自清理能力实质性地防止在加工过程中铣刀头被卡住、俘获或停止运行，并从铣刀切削面摆脱碎片或切屑，从而能够进行连续的、不间断的切削和旋转。

采用铣刀头10的加工元件40进行外部管道材料去除，和选择性的堆焊层切除和/或薄板材料去除，从工件端部起被加工到预定的深度，一般从大约0.25英寸到大约0.75英寸，理想的到大约1英寸，优选到大约1.5英寸或更多。外部管道加工元件去除的工件外部径向部分的量的范围为基于管道总的径向厚度(环状物)从大约2％到大约20％，或大约25％，理想的到大约15％，优选的到大约5％或10％，径向厚度为从中心点或管道的纵轴20沿径向从管道的内半径测量到管道的外半径的尺寸。采用外部管道薄层去除的步骤能在清理区的管道外面部分暴露一个清洁的、裸露的金属表面。在清理的过程中，锈蚀、氧化皮及类似物都被去除掉。经加工的管道外表面为随后的焊接工序提供了一个坚固的焊接区域。

如图2所示，铣刀头10包括一个或几个，优选多个最好在铣刀头的一端成形为其上部一部分的加工元件基座46。加工元件基座46包括一柱状孔，优选带有螺纹以接受固定元件或紧固件48，如螺杆。在如图2所示的具体实施方式中，加工元件40包括带有环绕一孔的沉头槽或凹槽的工作面，通过所述孔紧固件将加工元件40连接到铣刀头的一部分上，即加工元件基座46上。

在一个能够方便地将管道薄层、堆焊层、薄板或它们的组合切除掉的优选具体实施方式中，固定元件有一头部、端部或类似部分从加工元件的工作面伸离或伸出一个距离，该距离小于或等于从紧固件48的外端到最近刀刃的一第二距离。与第二距离相比，第一距离通常少于大约100％，理想的少于大约95％，优选少于大约90％。在又一个具体实施方式中，刀片凹槽的加工尺寸使得紧固件48坐靠于其中，从而使工作面具有平的表面。即，紧固件48的头部顶端被平镶，或沉头安装在工作面上，如图7中的举例。序列号为10/721,539的美国申请描述了一优选的刀刃，在此以引证的方式全部并入本申请。

外部加工元件40的刀刃45的切削范围为在工件预定量的外径部分被切除掉，该范围在上面所述的范围内。所述刀片的刀刃可为正前角、零前角或负前角。加工元件40的形状不局限于图1和图2所示的具体实施方式，也可以为三角形、弯曲形状或其它形状。

本发明的加工元件30、40、50可以设置在铣刀头10上，以使切削面或刀片相对于中心轴20相互之间彼此离开一预定距离布置。在一个优选的具体实施方式中，外部管道加工元件40从铣刀头底部最近的工具安装接头18处比内部管道加工元件30伸出更大的距离。同样地，锥面加工元件50与内部和外部管道加工元件30和50之间的距离也分别可以变化并且通常取决于最终的用途情况。

一个优选的使用铣刀头10的方法如下：铣刀头10通过工具安装接头18连接到旋转加工工具90。旋转加工工具优选采用图5中所示的夹套92临时连接或固定到工件的内表面上。铣刀头10向管道前进，外部加工元件刀片接触并加工工件的外圆周面至一预定程度。上述加工进行时，铣刀头10沿管道向下继续前进。工件表面上的薄板和/或堆焊层在刀刃45的切削范围内也被去除掉。在铣刀头沿管道前进时，锥面加工元件50和内部管道加工元件30和工件接触并分别在管道上加工出锥面或去除掉内部管道薄层。根据加工元件50和30的构造，其中的一种加工可能比另一种加工先开始。例如，工件的内表面在锥面加工元件接触工件之前由于刀片的高度可能就被内部加工元件30加工，反之也可能。

在需要的加工已经完成后，旋转加工工具和工件脱离，此时的工件相对于工件100来说具有一锥面接头部分，一外部管道薄层被去除部分和一内部管道表面被去除部分，如图1所示。

在本发明的另一个具体实施方式中，一外部管道薄层去除切削元件或刀片210在刀片刀刃面的至少一个部分带有弯曲的或圆形的刀刃212，请参见图6。如本说明书所描述的，除了能够从管道的外表面上加工或去除管道材料外，刀片210还可以去除管道外表面可能存在的薄板和/或堆焊层或类似物。在图6中，切削刀片210包括一带有环形刀刃212的切削面。在一个优选的具体实施方式中，切削刀片210带有一刀刃，该刀刃包括一般至少为一个圆的1/8圆周段，理想的至少为一个圆的1/4或1/2圆周段，优选为环形或圆形。另外的情况是，切削刀片210带有一弯曲的刀刃，该刀刃距一个预定点如图11中所示的孔的中心217具有不同的半径。因此，切削刀片210在一个具体实施方式中呈椭圆形或类似卵形。

所述的弯曲切削刀片210包括一开口或孔216，它可接受固定元件或紧固件218以使刀片210能够固定到切削刀片支座220上。在一个具体实施方式中，所述的弯曲的刀片有一环孔216的沉头孔或凹槽222。作为优选，处于坐靠或紧固位置的固定元件218的头部219实质上相对于切削刀片210的工作面沉头安装并位于如图7所示的沉头孔222内。

在一个能够使使用者将外径管道薄层、堆焊层、薄板或它们的组合切除掉的优选的具体实施方式中，固定元件218带有一头部，一从工作面215或刀片工作面的平面伸离或伸出一个距离A的尾部或类似部分，距离A小于或等于距离B，所述距离B为从固定元件218的外端低沿到刀刃212的下表面或底面的距离，刀刃212位于铣刀头连接到加工工具的接头的相反一端，如图6和8所示。距离“B”为从孔216的中心点217到刀片210的外沿到其底沿的径向距离的百分率，如图6所示。与距离B相比，距离A通常少于大约100％，理想的少于大约95％，优选少于大约50％。在图7中，距离“A”为零，因为固定元件218的头219的端部相对于刀片210的工作面平面是平镶的。本发明带有弯曲或圆形刀刃的切削刀片210的铣刀头在加工带有宽度相对窄的薄板，如在相邻的管道之间小于1/2英寸的薄板的管道过程中特别有用。带弯曲刀刃的加工刀片210用于制备带有弯曲或圆形轴肩的已加工管道300，在所述的轴肩处加工已经不再继续或已经终止，请参见图12。当采用环形刀刃的切削刀片时，在一个优选的具体实施方式中，刀片的直径的范围一般可从大约0.25英寸到大约0.5英寸，理想的从大约0.25英寸到大约0.437英寸，优选从大约0.312到大约0.375英寸。

图12示出了已经采用带有如图6中所示的环形管道薄层去除刀片210的本发明的铣刀头加工过的管道300。如图12所示，切削刀片210已经被用来绕管道300的整个外圆周去除一外面部分。由于切削刀片的形状在至少其切削面上为环形，在加工的终点处由管道薄层去除刀片210形成一圆形轴肩。管道300的接头也已经进行过锥面加工，管道的内径部分也采用本发明的铣刀头进行加工过。相邻管道之间的薄板303也已经采用本发明的切削刀片210被去除掉。

在本发明的又一个具体实施方式中，切削刀片210带有一伸长或槽形孔224，请参看图10中的例子。图9A和图9B示出了带有槽形孔224的方形外部管道薄层去除刀片260。带有槽形孔的切削刀片210、260使用时最好使槽的伸长轴和铣刀头的中心轴或纵轴230垂直。加工元件支座220制成通过采用位于其中的槽形孔能对切削刀片进行调整。例如图1中示出的加工元件支座边的一个在另一个具体实施方式中就不存在以使带有槽形孔的切削刀片260可以沿与中心轴20大约成45°角的轴进行调整。所述槽的高度，即垂直于伸长轴，优选比用来将刀片固定到铣刀头的固定元件的直径略大。槽形孔224最好做成沉头孔，以使固定元件的头部或端部的至少一部分，优选整个端部平镶或暗装于刀片内并处于固紧位置，请参看沉头孔222。所述槽的长度可根据切削刀片和/或采用的固定元件作出改变。在一个优选的具体实施方式中，所述槽在刀片工作面的背面测量的长度的范围一般从大约0.15英寸到大约0.25英寸，理想的从大约0.18英寸到大约0.22英寸，优选从大约0.18英寸到大约0.20英寸。

带有槽形孔224的切削刀片210、260采用固定元件218连接到加工元件支座220上。在固定元件218完全固紧之前，切削刀片210、260优选相对于中心轴230处于需要的位置。即，切削刀片沿所述孔的伸长轴在横向上进行调整。在一个具体实施方式中，所述的伸长轴优选垂直于铣刀头的中心轴20，或如本说明书上面描述的那样处于相对于中心轴20成一预定角度的轴上，从而使切削刀片的内刃或其它部分位于距中心轴一预定距离处。在一个优选的具体实施方式中，铣刀头的每一个加工刀片210、260相对于所述的中心轴被调整到基本处于同一位置和/或距离从而可以达到采用铣刀头进行顺畅、连续的加工。如果需要，在切削刀片210、260或加工元件支座220或同时在两者上面作出标记，如线条、刻痕或类似物以帮助在铣刀头10上对切削刀片210、260进行定位。

根据专利法规，本说明书给出了最好的模式和优选的具体实施方式，但本发明的范围并不局限于此，而是由所附的权利要求书的范围进行限定。

Claims (18)

1、一种用于旋转工具的铣刀头，包括：

a)带有中心轴的实质上为圆柱形的主体；

b)带有切削面并连接到所述主体上的内部管道加工元件；和

c)连接到所述主体上的外部管道加工元件，其带有的切削面的位置离所述中心轴的径向距离大于内部管道加工元件的切削面离所述中心轴的距离；或

d)连接到所述主体上的锥面加工元件，其中该锥面加工元件的切削面的一部分的位置的径向距离大于内部管道加工元件的切削面的径向距离；或兼有c)和d)。

2、根据权利要求1中的铣刀头，其中所述的内部管道加工元件带有可调地连接到所述主体上的基座部分，其中的切削面实质上从中心轴径向向外，并且其中的内部管道加工元件固定在距中心轴一范围内。

3、根据权利要求2中的铣刀头，其中所述的内部管道加工元件的切削面具有一纵向长度，该纵向长度相对于平行于中心轴的轴成从大约0°到大约60°布置。

4、根据权利要求3中的铣刀头，其中所述的内部管道加工元件的切削面具有一纵向长度，该纵向长度相对于平行于中心轴的轴成从大约10°到大约37°布置，并且所述的内部管道加工元件的切削面的长度为从大约0.25英寸到大约2英寸。

5、根据权利要求1至4任一权利要求中的铣刀头，其中都带有外部和锥面加工元件。

6、根据权利要求5中的铣刀头，其中所述的锥面加工元件和内部管道加工元件的切削面可分别固定在距所述中心轴一径向距离范围内。

7、根据权利要求5中的铣刀头，其中所述的锥面加工元件切削面的至少一部分距中心轴的径向距离小于外部管道加工元件切削面距中心轴的径向距离。

8、根据权利要求7中的铣刀头，其中所述的主体包括连接到下部的上部，其中所述的外部管道加工元件连接到所述的上部，所述的锥面加工元件和内部管道加工元件连接到所述的下部。

9、根据权利要求8中的铣刀头，其中所述的外部管道加工元件带有一刀刃，该刀刃相对于与中心轴垂直的轴的角度为从大约10°到大约45°固定。

10、根据权利要求7中的铣刀头，其中所述的外部管道加工元件切削面从所述主体的底端测量时进一步远离所述的锥面加工元件和/或内部管道加工元件切削面。

11、根据权利要求5至10任一权利要求中的铣刀头，其中所述的外部管道加工部件切削面为圆形或带有一圆周的至少1/8圆周部分。

12、根据权利要求11中的铣刀头，其中所述的外部管道加工元件切削面为卵形或带有一圆周的至少1/2圆周部分。

13、根据权利要求12中的铣刀头，其中所述的外部管道加工元件切削面为环形，并且其中外部管道加工元件具有从0.25英寸到大约0.50英寸的直径。

14、根据权利要求13中的铣刀头，其中所述的外部管道加工元件的直径从大约0.312英寸到大约0.375英寸。

15、根据权利要求5至14任一权利要求中的铣刀头，其中所述的外部管道加工部件有一工作面和一背面和一在两者之间伸展的槽形孔，其中所述的槽形孔带有一大于固定元件直径的长度，并且其中所述的槽形孔使得能够对外部管道加工元件进行调整并相对于加工元件支座被固定在多个不同的位置上。

16、根据权利要求15中的铣刀头，其中所述的槽形孔的槽具有一长度，该长度从加工元件的背面测量为从大约0.15英寸到大约0.25英寸。

17、根据权利要求16中的铣刀头，其中所述的槽的长度实质上垂直于中心轴。

18、根据权利要求17中的铣刀头，其中所述的外部管道加工元件的槽的长度为从大约0.18英寸到大约0.20英寸。

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