CN101883911B - 具有烧结的碳化钨刀片和环的破碎或挖掘工具、包括这种工具的材料去除机及制造这种工具的方法 - Google Patents
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Abstract
一种示范性的破碎或挖掘工具(2)，该破碎或挖掘工具(2)包括具有安装端(6)和工作端(8)的本体(4)。在工作端(8)处的支座表面(12)包括腔(14)和整体形成到所述本体(4)的轴向突出的侧壁(16)，安装在所述腔(14)内的刀片(20)具有位于轴向最前端(24)处的刀尖(22)、锥形的前表面(26)、侧表面(28)以及位于所述前表面(26)与所述侧表面(28)的相交处的过渡边缘(30)。位于突出的侧壁(16)的径向外侧的环(40)由比所述工具(2)的本体(4)更硬的材料形成。以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置所述过渡边缘(30)以及所述侧壁(16)和环(40)中每一个的轴向最靠前的表面。还公开了一种上面安装有破碎或挖掘工具(2)的材料去除机以及一种制造所述破碎或挖掘工具(2)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种破碎或挖掘工具。具体地，本发明涉及一种具有带硬质合金刀片的工作端、用于刀片的支座以及环的破碎或挖掘工具，其中，支座具有突出的侧壁，环由比工具的本体更硬的材料形成且位于突出的侧壁的径向外侧，其中，以向后延伸的阶梯形的构造布置刀片、侧壁和环。
背景技术
在以下的背景技术的论述中，参考了某些结构和/或方法。然而，以下的参考不应被解释为承认这些结构和/或方法构成了现有技术。申请人声明保留证明这样的结构和/或方法不视作现有技术的权利。
具有硬金属制成的工作刀片的破碎或挖掘工具已经被制造成对于给定的操作能力具有较低能量消耗的构造。尽管刀片的前刀尖被用来在这些较低能量的工具中提供切削或破碎作用，但是如果在工具的操作过程中受到撞击或磨损的本体由较软的材料制成，那么本体会受到磨损和破坏。磨损和破坏的一个结果是弱化刀片的连接。工具随后过早地停止工作，因为刀片已经被移开。
目前还没有适合硬切削条件(例如隧道工程、挖沟等)的这种形式的选择。盖帽提供了钢制冲洗保护，但在艰苦条件下往往不能继续停留在其钢制本体上。在一种已知的工具中，在本体的前表面上设置有环。但是，环在刀片上的轴向位置因刀尖的钝化而使得难以穿透。钝的挖掘工具产生过多的灰尘，消耗太多能量，产生更多的热，并且产生极端的振动。
需要一种破碎或挖掘工具，其可提供盖帽和刀片的保持能力的益处，并适合于最艰苦条件，同时延长工具寿命。另外，对于要提高的性能来说，应使工具的钝化降到最小。
发明内容
一种示范性的破碎或挖掘工具，该破碎或挖掘工具包括：本体，该本体具有安装端和工作端；在工作端处的支座表面，该支座表面包括腔和整体形成到本体的轴向突出的侧壁；安装在腔内的刀片，该刀片具有在轴向最前端的刀尖、锥形的前表面、侧表面以及位于前表面与侧表面的相交处的过渡边缘；以及环，该环位于突出的侧壁的径向外侧，该环由比工具的本体更硬的材料形成，其中，以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置过渡边缘以及侧壁和环中每一个的轴向最靠前的表面。
一种示范性的材料去除机，该材料去除机包括可旋转构件和安装在可旋转构件上的一个或多个破碎或挖掘工具，其中破碎或挖掘工具包括：本体，该本体具有安装端和工作端；在工作端处的支座表面，该支座表面包括腔和与本体整体形成的轴向突出的侧壁；安装在腔内的刀片，该刀片具有在轴向最前端的刀尖、锥形的前表面、侧表面以及位于前表面与侧表面的相交处的过渡边缘；以及环，该环位于突出的侧壁的径向外侧，该环由比工具的本体更硬的材料形成，其中，以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置过渡边缘以及侧壁和环中每一个的轴向最靠前的表面。
一种制造破碎或挖掘工具的示范性方法，该方法包括以下步骤：在工具的本体的工作端处形成第一支座表面，该支座表面包括腔和整体形成到本体的轴向突出的侧壁；在第一支座表面的腔的径向外侧形成第二支座表面；将刀片安装到第一支座表面，刀片包括在轴向最前端处的刀尖、锥形的前表面、侧表面以及位于前表面与侧表面的相交处的过渡边缘；并且将环安装到第二支座表面，其中所安装的环位于突出的侧壁的径向外侧，并且其中环由比工具的本体更硬的材料形成，其中以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置过渡边缘以及侧壁和环中每一个的轴向最靠前的表面。
应理解，前述一般说明和以下详细说明都是示范性的和解释性的，且意图对所要求保护的本发明提供进一步解释。
附图说明
能结合附图来阅读以下详细说明，附图中相同附图标记表示相同元件，且在附图中：
图1示出破碎或挖掘工具的示范性实施例的剖视图。
图2示出图1的破碎或挖掘工具的剖视图，示出了未组装状态下的选定部件。
图3示出图1的破碎或挖掘工具的工作端的放大剖视图。
图4示出破碎或挖掘工具的工作端的示范性实施例的侧视图。
具体实施例
破碎和挖掘工具的示范性实施例具有位于工作端的刀片和位于安装端的安装装置，例如保持器套筒或保持器夹具。刀片由硬材料形成，硬材料的一个示例为硬质合金。
图1示出破碎或挖掘工具的示范性实施例的剖视图。示范性破碎或挖掘工具2包括具有沿轴线10纵向地设置的安装端6和工作端8的本体4。支座表面12位于工作端8。支座表面12包括腔14和轴向突出的侧壁16。侧壁16通过合适的方式，例如通过机加工或通过诸如铸造或锻造的粗成形和机加工的组合而与本体4整体形成。侧壁16具有基本上垂直于轴线10的前表面18。
刀片20安装在腔12内。刀片20的示范性实施例具有位于轴向最前端24的刀尖22、锥形的前表面26、侧表面28以及位于前表面26与侧表面28的相交处的过渡边缘30。
环40位于突出的侧壁16的径向外侧。环40为在沿轴线10的这个纵向位置的最外侧径向部件，从环40的外径径向向外没有本体4的任何部分。环40的示范性实施例具有基本上垂直于轴线10的前表面42。环40的示范性实施例由比形成工具的本体的材料更硬的材料形成，即比本体4的钢更硬，更具体地，比形成突出的侧壁16的材料更硬。
破碎和挖掘工具2的各种部件，诸如支座表面12、腔14和轴向突出的侧壁16在图2中更加清楚可见，图2示出图1的处于未组装状态下的破碎或挖掘工具2的剖视图。图2还示出用于环40的支座表面44。如图2所示，支座表面12为连续的腔，其为刀片20提供抵抗垂直于轴线10的横向力的增强的支撑作用。另外，连续的腔提供在刀片20的安装过程中的铜焊材料的有益流动的作用。
破碎或挖掘工具的示范性实施例能包括在材料去除机中。材料去除机的示例包括用于地下开采、表层开采、挖沟、道路规划和/或再生(reclaiming)的机器。例如，材料去除机包括可旋转构件和安装在可旋转构件上的一个或多个破碎或挖掘工具。刀片20、侧壁16和环40的布置使得通过利用工具2的破碎或挖掘行为而去除的材料优选地被带走并带到工具2的侧面。在这种条件下，所去除的材料能磨损工具的表面。为了延长所公开的工具2的寿命，以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置过渡边缘30以及侧壁16和环40中每一个的轴向最靠前的表面18、42。在使用时，所去除的材料将聚集在阶梯形构造的表面，例如侧壁16的最靠前的表面18和环的最靠前的表面42上。随着更多的材料被去除，所收集的材料受到磨损，而工作端18的表面受到较少的磨损。
图3示出图1的破碎或挖掘工具的工作端的放大剖视图，且示出阶梯形构造。但是，阶梯形构造的轮廓仍旧在工具2的冲击包络面内。例如，过渡边缘30、侧壁16的轴向最靠前的表面18的径向最外侧部分50以及环40的轴向最靠前的表面42的径向最外侧部分52被设置在工具2的冲击包络面54上。在示例性实施例中，冲击包络面形成约60度或更小的角度α，可选择地为45度至60度的角度α。
图3还示出刀片20和环40的相对轴向位置以及刀片20、侧壁16和环40的相对径向位置和厚度的示范性实施例。
例如，关于刀片20和环40的相对轴向位置，刀片20的轴向最靠后的表面60距离刀片20的刀尖22的轴向距离为L，而环40的轴向最靠前的表面42距离刀片20的刀尖22的轴向距离为D。示范性实施例维持这些部件的相对轴向位置，使得D等于或在0.5L到0.9L之间(即，0.5L≤D≤0.9L)，可选地等于或在0.5L到0.8L之间(即，0.5L≤D≤0.8L)，可选地等于或在0.6L到0.8L之间(即，0.6L≤D≤0.8L)。而且，环40的轴向最靠后的表面56距离刀片20的刀尖22的轴向距离为d，且这些部件的相对轴向位置使得d大于D且d小于L，可选地d≤0.9L，可选地d≤0.75L。例如，在一个示范性实施例中，0.5L≤D≤0.8L且d≤0.9L。刀片20和环40的相对轴向位置改善刀片20的支座作用，并提供抵抗使用过程中所施加到刀片的力的增强的支撑作用。
如前面提到的那样，环40为在沿轴线10的这个纵向位置的最外侧径向部件，从环40的外径径向向外没有本体4的任何部分。因此，在区间D至d中，环40为工具2的径向最外侧部分。如图3所示，环40整体上在刀片的轴向延伸范围内，使得刀片20的轴向最靠后的表面60轴向向后延伸经过环40，而刀片20的另一部分轴向向前延伸经过环40的轴向最靠前的表面42。
在另一示例中，关于刀片20、侧壁16和环40的相对的径向位置和厚度，侧壁16的径向厚度最大为ls，且环40的径向厚度最大为lr。示范性实施例维持这些部件的相对径向位置和厚度，使得lr大于或等于ls(即，lr≥ls)。在没有环40的情况下，侧壁16的厚度ls足以允许连续地使用破碎或挖掘工具2。因而，如果环丢失或另外地由于例如断裂或磨损而被去除，刀片20能从侧壁16得到足够的支撑，以继续切削操作。作为侧壁16的径向厚度的示例，示范性的厚度为1mm≤ls≤4mm。
图4示出破碎或挖掘工具2的工作端8的示范性实施例的侧视图。
示范性的破碎或挖掘工具能由任何合适的技术制造。在一个示范性制造方法中，该方法包括以下步骤：在工具的本体的工作端处形成第一支座表面，该支座表面包括腔和与本体整体形成的轴向突出的侧壁；并且在第一支座表面的腔的径向外侧形成第二支座表面。形成第一和第二支座表面的步骤能通过机加工或例如铸造或锻造的粗成形和机加工的组合来完成。
制造方法还包括以下步骤：将刀片安装到第一支座表面，并且将环安装到第二支座表面。所安装的环位于突出的侧壁的径向外侧，并且以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置过渡边缘以及侧壁和环中每一个的轴向最靠前的表面。在示范性实施例中，安装刀片和安装环中的至少一个步骤包括在刀片和/或环的相交处以及相应的支座表面处完全铜焊。
所公开的破碎或挖掘工具的部件和特征提供优于常规设计的提高的性能，包括减小拖曳(drag)、较容易穿透、产生较少的灰尘、减小能量消耗、降低热量产生以及最小化振动。
尽管结合本发明的优选实施例进行了描述，但是本领域技术人员应理解的是，在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，能进行未具体描述的添加、删除、修改、替换。
本申请要求美国临时专利申请No.60/996,788和美国临时专利申请No.61/064,075的优先权，这两个申请的公开内容在此通过引用并入。
Claims (17)
1.一种破碎或挖掘工具(2)，包括：本体(4)，所述本体(4)具有安装端(6)和工作端(8)；支座表面(12)，所述支座表面(12)位于所述工作端(8)处，且所述支座表面(12)包括腔(14)和整体形成到所述本体(4)的轴向突出的侧壁(16)；刀片(20)，所述刀片(20)安装在所述腔(14)内，且所述刀片(20)具有位于轴向最前端(24)处的刀尖(22)、锥形的前表面(26)、侧表面(28)以及位于所述前表面(26)与所述侧表面(28)的相交处的过渡边缘(30)；以及环(40)，所述环(40)位于所述突出的侧壁(16)的径向外侧，且所述环(40)由比所述工具(2)的本体(4)更硬的材料形成，
其特征在于，以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置所述过渡边缘(30)以及所述侧壁(16)和所述环(40)中每一个的轴向最靠前的表面(18，42)。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述刀片(20)的轴向最靠后的表面(60)距离所述刀片(20)的刀尖(22)的轴向距离为L，而所述环(40)的轴向最靠前的表面(42)距离所述刀片(20)的刀尖(22)的轴向距离为D，其中，0.5L≤D≤0.9L。
3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述环(40)的轴向最靠后的表面(56)距离所述刀片(20)的所述刀尖(22)的轴向距离为d，其中，d大于D，且d小于L；并且所述环(40)在区间D至d上为所述工具(2)的径向最外侧部分。
4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，0.5L≤D≤0.8L且d≤0.9L。
5.根据权利要求I-4中任一项所述的工具，其特征在于，所述侧壁(16)的径向厚度最大为ls，所述环(40)的径向厚度最大为lr，且lr大于或等于ls。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的工具，其特征在于，所述过渡边缘(30)以及所述侧壁(16)和所述环(40)中每一个的所述轴向最靠前的表面(18，42)的径向最外侧部分(50，52)被布置在所述工具(2)的冲击包络面(54)上。
7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，所述冲击包络面(54)形成约60度或更小的角度(α)。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的工具，其特征在于，所述刀片(20)利用完全铜焊安装在所述腔(12)内。
9.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，0.5L≤D≤0.8L。
10.一种包括可旋转构件的材料去除机，其特征在于，根据权利要求1-8中任一项所述的一个或多个工具(2)被安装在所述可旋转构件上。
11.根据权利要求10所述的材料去除机，其特征在于，所述材料去除机为地下开采机、表层开采机、道路规划机、挖沟机和/或再生机。
12.一种制造破碎或挖掘工具(2)的方法，包括以下步骤：在所述工具(2)的本体(4)的工作端(8)处形成第一支座表面(12)，所述第一支座表面(12)包括腔(14)和整体形成到所述本体(4)的轴向突出的侧壁(16)；在所述第一支座表面(12)的所述腔(14)的径向外侧形成第二支座表面(44)；将刀片(20)安装到所述第一支座表面(12)，所述刀片(20)包括在轴向最前端(24)处的刀尖(22)、锥形的前表面(26)、侧表面(28)以及位于所述前表面(26)与所述侧表面(28)的相交处的过渡边缘(30)；以及将环(40)安装到所述第二支座表面(44)，其中所安装的环(40)位于所述突出的侧壁(16)的径向外侧，并且其中所述环(40)由比所述工具(2)的本体(4)更硬的材料形成，
其特征在于，以轴向向后延伸的阶梯形的构造布置所述过渡边缘(30)以及所述侧壁(16)和所述环(40)中每一个的轴向最靠前的表面(18，42)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，安装所述刀片(20)和安装所述环(40)中的至少一个步骤包括完全铜焊。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述过渡边缘(30)以及所述侧壁(16)和所述环(40)中每一个的所述轴向最靠前的表面(18，42)的径向最外侧部分(50，52)被布置在所述工具(2)的冲击包络面上。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述刀片(20)的轴向最靠后的表面(60)距离所述刀片(20)的刀尖(22)的轴向距离为L，而所述环(40)的轴向最靠前的表面(42)距离所述刀片(20)的刀尖(22)的轴向距离为D，其中，0.5L≤D≤0.9L。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述环(40)的轴向最靠后的表面(56)距离所述刀片(20)的所述刀尖(22)的轴向距离为d，其中，d大于D，且d小于L；并且所述环(40)在区间D至d上为所述工具(2)的径向最外侧部分。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，0.5L≤D≤0.8L。
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