CN101438028B - 切削工具及装配切削工具的方法 - Google Patents
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Abstract
切削工具组件(10)包括工具主体(16)，该工具主体具有邻近切削工具(12)的切削刃(22)设置的主扩张直径部分(24)和在主扩张直径部分(24)下方设置的拔出器槽(26)。可压缩衬套(34)设置在切削工具(12)的柄部(30)周围，所述柄部安装在工具保持器(14)内。垫圈(36)安装在可压缩衬套(34)周围，并用作拔出器槽(26)的一侧。主扩张直径部分(24)下方的拔出器槽(26)的位置允许切削工具(12)通过冷成型或类似方法制造。
Description
技术领域
本发明总体上涉及切削工具及装配切削工具的方法。具体地，本发明是关于切削工具和将切削工具装配在切削工具保持器上的方法。
背景技术
用于切削坚硬的表面，例如岩石和沥青的工具组件，通常包括旋转轮或鼓轮，围绕轮子或鼓轮的圆周安装多个切削工具。每个切削工具可转动地安装在旋转鼓轮的圆柱孔内。然而，通过这种工具切削材料磨损严重以致在仅一天的使用中，切削工具就变得磨坏，并且需要频繁地更换。因此，这些工具的更换必须相对容易地完成。
每个切削工具通常包括锥形向前切削刃，所述切削刃带有硬质合金刀片，以及与硬质合金刀片间隔开的主扩张直径部分。在硬质合金刀片和主扩张直径部分之间设置拔出器槽。所述拔出器槽用于利用拔除工具从保持器上拔出切削工具。当没有充分接触工具的后部以压出它们时，这是最理想的方法。在切削工具中，该槽通常是被机加工，因此成本非常高。另外，由于该槽在接近切削工具的尖端被机加工，所以容易磨损。
切削工具在向后的端处还包括柄。可压缩衬套设置在柄的周围以将工具安装在工具保持器的孔内。当衬套被装配到工具保持器内时，可使用垫圈帮助压缩衬套。当装配时，切削工具的主扩张直径部分邻近垫圈设置。
使用时，切削工具在可压缩弹簧衬套内旋转。这样，主扩张直径部分靠着垫圈摩擦。因为切削工具的最大部分邻近垫圈设置，因此两者的接触面被达到最大，导致垫圈和切削工具之间过度摩擦。
因此，本领域中对于切削工具需要在垫圈和切削工具之间有最小的接触面。另外，本领域中对于切削工具主体需要其可通过锻造来制造。
发明内容
本发明的一方面是关于用于插入工具保持器的切削工具。工具主体包括用于容纳切削刀片的第一端和用于安装在工具保持器内的第二端。工具主体包括锥形向前切削刃。主扩张直径部分邻近向前切削刃设置。减小直径部分邻近主扩张直径部分设置。柄邻近减小直径部分设置。可压缩衬套设置在柄的周围。当切削工具保持在工具保持器内时，垫圈邻近减小直径部分设置。
本发明的另一方面是关于装配切削工具的方法。具有工具主体的切削工具被提供，该工具主体具有接收切削工具的第一端和用于安装在工具保持器内的第二端。工具主体包括渐缩的向前的切削刃，主扩张直径部分邻近向前切削刃设置，减小直径部分邻近主扩张直径部分设置，并且柄邻近减小直径部分设置。可压缩衬套被安装在切削工具的柄的周围。垫圈被安装在切削工具的周围。
本发明的另一方面是关于切削工具和保持器。工具主体包括用于接收切削刀片的第一端和安装在切削工具保持器上的第二端。工具主体包括锥形向前切削刃。该切削刀片设置在工具主体的第一端上。主扩张直径部分邻近向前切削刃设置。减小直径部分邻近主扩张直径部分设置。柄邻近减小直径部分设置。可压缩衬套设置在柄的周围。当切削工具保持在工具保持器内时，垫圈被邻近减小直径部分设置。
附图说明
附图提供了直观表示，它们将被用于较全面描述这里公开的代表性实施例，以使本领域技术人员能较好的理解这些实施例和他们内在的优点。在这些附图中，相同的参考标记表示相应的部件。
图1是示出了本发明的示例性切削工具和保持器的部分横切面的侧视图；
图2示出了本发明的示例性的切削工具的侧视图；
图3示出了根据现有技术的示例性的切削工具的侧视图；
图4示出了本发明的示例性的工具主体的侧视图；
图5示出了根据本发明的示例性的可压缩衬套的侧视图；
图5A是沿线5A-5A截取的图5中的可压缩衬套的剖面图；
图6示出了根据本发明的示例性的垫圈的俯视图；
图6A是沿线6A-6A截取的图6的垫圈的剖视图；
图7示出了标准拔除工具的侧视图；
图8示出了本发明的切削工具带有沿着可压缩衬套中部设置的垫圈的侧视图；
图9示出了本发明的切削工具带有邻近减小直径部分设置的垫圈的侧视图。
具体实施方式
图1和图2示出了本发明切削工具组件10和切削工具12的示例性实施例。虽然切削工具组件10总体上被描述成适用于路面铣削工具，但应该理解，根据本发明的切削工具组件10可应用于除路面铣削工具之外的切削工具。例如，采矿工具和挖沟工具。
切削工具组件10包括安装在工具保持器14内的切削工具12。当用作路面铣削工具时，多个切削工具围绕鼓轮的周围安装，且可绕纵向轴旋转，以使由而能切削坚硬的表面(未示出)。这种工具的结构在现有技术中已被公知，例如，在美国专利No.6,113,195和No.6,481,803中示出，对该两个美国专利的描述被结合在此，作为参考。
切削工具12包括具有用于接收切削刀片20的第一端18的工具主体16。优选地，切削刀片20是碳化钨切削刀片。然而，应当理解，切削刀片20可由任何硬质材料制造，这可根据其应用和设计偏好的需要。工具主体16包括锥形向前切削刃22和邻近向前切削刃22的主扩张直径部分24。减小直径部分或拔出器槽26被邻近主扩张直径部分24设置，且其尺寸被设置成可接收标准拔除工具的卡爪(参见图7)，这在后面将被较详细地描述。
切削工具12包括第二端28，用于将切削工具12安装在工具保持器14上。切削工具12的第二端28包括柄部30，该柄部将被接收在工具保持器14的孔32内。设置在柄部30周围的是可压缩衬套34，该可压缩衬套34优选由弹簧钢制造。衬套34是弹簧支撑式，以靠着工具保持器14的孔32的内表面径向膨胀衬套。
垫圈36设置在可压缩衬套34周围且起作用以压缩衬套34，以致切削工具12能被安装在工具保持器14上，这将在后面被较详细地描述。优选地，切削工具12可在工具保持器14的孔32内旋转，并保持在孔中。切削工具12在孔32内的旋转使得切削工具12对称地磨损，这增加了切削工具12的使用寿命。
参照图2和3，将本发明的切削工具12与现有技术的切削工具40作比较。特别参照图3，现有技术的切削工具40包括锥形向前切削刃42，其在它的端部接收切削刀片44。减小直径部分46设置在锥形向前切削刃42和主扩张直径部分48之间，并具有能接收标准拔除工具49的卡爪(参见图7)。可压缩保持衬套50设置在切削工具40的柄部52周围，以由此使切削工具40保持在工具保持器内(参见例如图1)。垫圈54设置在可压缩衬套50周围，其预先压缩保持衬套54，以便于将切削工具40安装和保持在工具保持器内。
根据现有技术的切削工具40，减小直径部分46必须被机加工，因为不可能通过冷成型工艺产生这样的带槽部分。特别是，当冷成型时，带槽部分不允许从模具冲压出切削工具，然而，机加工非常昂贵，应当被避免。另外，主扩张直径部分48和垫圈54之间的接触表面相当大，由此增加了切削工具40在工具保持器内的摩擦力并且负面影响旋转，引起过早磨损。此外，减小直径部分或拔出器槽46相对接近切削刀片44定位，其引起槽的顶面被磨损，从而使得对于用拔出器来拔除工具也是无用的。
相反，本发明的切削工具12在减小直径部分或者拔出器槽26上面包括主扩张直径部分24。同样地，垫圈36用作拔出器槽26的底面36A，且主扩张直径部分24用作拔出器槽26的顶面24A。另外，如图2中所示，拔出器槽26的顶面与主扩张直径部分24和切削工具12之间的摩擦力被最小化，因为他们彼此之间的表面接触显著地减小。作业时，主扩张直径部分24用作拔出器槽26的一侧，且从切削刀片20移开较远，由此降低了顶面24A和主扩张直径部分24的磨损。
参照图4，将进一步描述本发明的切削工具12。特别地，切削工具12包括具有第一端18和第二端28的工具主体16。第一端18包括用于在其中接收切削刀片(未示出)的底座56。第一端18包括邻近主扩张直径部分24的渐缩的向前的切削部分22。减小直径部分或拔出器槽26设置在主扩张直径部分24的下面。桥接减小直径部分26和主扩张直径部分24的肩部构成用于接合拔除工具49的顶面24A。优选地，减小直径部分26为圆柱形。然而，应当理解，减小直径部分26可根据应用和设计偏好的需要采用其它形状。
工具主体16也包括用于安装在工具保持器14内的柄部30(见图1)。邻近柄部30设置阶梯状部分60。优选地，阶梯状部分60的直径大于柄部30的直径，但小于减小直径部分26的直径。当可压缩衬套安装在切削工具12周围时，阶梯状部分60提供可压缩衬套被保持靠着的表面。
因为主扩张直径部分24设置在拔出器槽上方，所以工具主体16可通过冷成型形成，其中金属坯可形成所需要的形状，由此避免了机加工的巨大成本。特别地，坯被插入限定切削工具外表面的冲模中，之后，坯被冲压成与冲模的形状相符。然而，应当理解，工具主体16可利用现有技术中已知的其它方法制造，且不局限于冷成型。
参照图5、5A、6和6A，本发明的可压缩衬套34和垫圈36与现有技术中的可压缩衬套和垫圈相类似。特别参照图5和5A，可压缩衬套34优选由弹簧钢制造并包括开口70，该开口允许衬套通过垫圈36被压缩。参照图6和6A，垫圈36包括斜面72，该斜面向下以一定角度成锥形，这使垫圈36和切削工具的减小直径部分或拔出器槽26之间的接触减少到最小。例如，在美国专利No.6,113,195中所示的垫圈的结构，其描述被结合在此，作为参考。该角度优选为大致45度，但可根据应用和设计偏好的需要可以是更大或更小的角度。衬套34也包括许多棘爪74(见图5和5A)，这些棘爪与设置在切削工具12的柄部30上的凹槽76(见图4)啮合，由此使衬套34保持在切削工具12上。
参照图8和9，本发明的在工具保持器14上装配切削工具12的方法包括，在切削工具12的柄部30的周围安装可压缩衬套34，以使衬套34邻近切削工具12的阶梯状部分60设置。将垫圈36配合在可压缩衬套34上工具主体16的第二端28的周围，直到垫圈36设置在沿可压缩衬套34的大约中部的周围为止。
一旦垫圈36在可压缩衬套大致中部安装在可压缩衬套34周围，切削工具12的第二端28才插进工具保持器的孔内，直到垫圈36的第一端80邻接工具保持器的顶面(未示出)。接着向切削工具12的第一端18和切削刀片20作用力，直到垫圈36的第二端82抵接减小直径部分或拔出器槽26，如图9中所示。垫圈36沿可压缩衬套的长度预先压缩可压缩衬套34，以由此便于切削工具插入工具保持器的孔内，如图1中所示。
在目前应用的切削工具12中，切削工具12和垫圈36之间的接触面小于垫圈36和工具保持器14的之间的接触面。这样，垫圈36将不会移动或在保持器上转动，而只是利用保持器的顶面保持固定。这将减小保持器和垫圈的接触面的磨损。垫圈和保持器之间增加的表面积将防止垫圈转动，由此降低了保持器的顶部的磨损。这样，在工具和垫圈的接触面磨损坏以及接触面产生破坏性故障之前很久，工具就将需要更换。当切削工具更换时，垫圈也被更换。
目前公开的实施例是在示意性的并且非限定性的所有方面被考虑。保护范围由所附的权利要求指出而不是通过前面的描述，并且属于本发明等同物的含义和范围内的所有改变都用于包含于保护范围之内。
Claims (20)
1.一种用于插入到工具保持器中的切削工具，包括：
工具主体，所述工具主体具有用于接收切削刀片的第一端和用于安装在所述工具保持器内的第二端，所述工具主体包括锥形向前切削刃；
邻近所述向前切削刃设置的主扩张直径部分；
邻近所述主扩张直径部分设置的减小直径部分；
邻近所述减小直径部分设置的柄；
设置在所述柄的周围的可压缩衬套；和
垫圈，当所述切削工具被保持在所述工具保持器内时，所述垫圈邻近所述减小直径部分设置，所述减小直径部分的直径小于所述锥形向前切削刃的最大直径，以减小所述工具主体和所述垫圈之间的接触面积。
2.如权利要求1所述的切削工具，其中所述减小直径部分的尺寸设置为可接收标准拔除工具。
3.如权利要求1所述的切削工具，其中所述减小直径部分是圆柱形。
4.如权利要求1所述的切削工具，其中所述减小直径部分通过锻造形成。
5.如权利要求1所述的切削工具，其中所述垫圈包括斜面，所述斜面离开与所述减小直径部分邻近的表面成锥形，从而使得所述垫圈和所述减小直径部分之间的接触最小化。
6.如权利要求5所述的切削工具，其中所述垫圈的所述斜面是大约45度。
7.如权利要求1所述的切削工具，还包括邻近所述柄和所述减小直径部分的阶梯状部分，其中所述阶梯状部分的直径大于所述柄的直径，并且所述阶梯状部分的直径小于所述减小直径部分的直径。
8.一种装配切削工具组件的方法，包括如下步骤：
提供切削工具，所述切削工具具有：工具主体，所述工具主体具有用于接收切削刀片的第一端和用于安装在工具保持器内的第二端，所述工具主体包括锥形向前切削刃；邻近所述向前切削刃设置的主扩张直径部分，邻近所述主扩张直径部分设置的减小直径部分；和邻近所述减小直径部分设置的柄，所述减小直径部分的直径小于所述锥形向前切削刃的最大直径；
将可压缩衬套配合在所述切削工具的所述柄的周围；和
在所述切削工具的周围提供垫圈。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述切削工具是冷成型形成。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述垫圈在所述可压缩衬套上设置在沿所述可压缩衬套的近似中部。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括如下步骤：
将所述切削工具的所述第二端插入到工具保持器的孔内，直到所述垫圈的第一端邻接所述工具保持器的前表面为止；和
向所述切削工具的所述第一端施加力，直到所述垫圈的第二端抵靠所述减小直径部分为止。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述垫圈以与所述切削工具的纵向轴线成近似45度的角度离开所述减小直径部分成锥形。
13.如权利要求8所述的方法，其中通过用拔除工具的卡爪抓住所述切削工具的所述减小直径部分来移走所述切削工具。
14.一种切削工具和保持器的组合，包括：
工具主体，所述工具主体具有用于接收切削刀片的第一端和用于安装在工具保持器内的第二端，所述工具主体包括锥形向前切削刃；
设置在所述工具主体的所述第一端中的切削刀片；
邻近所述向前切削刃设置的主扩张直径部分；
邻近所述主扩张直径部分设置的减小直径部分；
邻近所述减小直径部分设置的柄；
设置在所述柄的周围的可压缩衬套；和
垫圈，当所述切削工具被保持在所述工具保持器内时，所述垫圈邻近所述减小直径部分设置，所述减小直径部分的直径小于所述锥形向前切削刃的最大直径，以减小所述工具主体和所述垫圈之间的接触面积。
15.如权利要求14所述的切削工具和保持器的组合，其中所述减小直径部分的尺寸设置为可接收标准拔除工具。
16.如权利要求14所述的切削工具和保持器的组合，其中所述减小直径部分是圆柱形。
17.如权利要求14所述的切削工具和保持器的组合，其中所述减小直径部分通过锻造形成。
18.如权利要求14所述的切削工具和保持器的组合，其中所述垫圈包括斜面，所述斜面离开与所述减小直径部分邻近的表面成锥形，从而使得所述垫圈和所述减小直径部分之间的接触最小化。
19.如权利要求18所述的切削工具和保持器的组合，其中所述垫圈的斜面是大约45度。
20.如权利要求14所述的切削工具和保持器的组合，还包括邻近所述柄和所述减小直径部分的阶梯状部分，其中所述阶梯状部分的直径大于所述柄的直径，并且所述阶梯状部分的直径小于所述减小直径部分的直径，所述垫圈在被保持在所述工具保持器内时设置在所述阶梯状部分的周围。
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