CN102498262A - 具有硬质切削构件的可旋转的切削刀具 - Google Patents
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Abstract
一种可旋转的切削刀具(30)用于冲击一种基底而同时被可旋转地保持在一个夹具孔中。这种可旋转的切削刀具(30)包括一个硬质切削构件(70，90，110)，该硬质切削构件在一个切削刀具本体(32)的轴向前端(34)处被固定在一个接收座(44)之中。这种硬质切削构件(70，90，110)具有一个轴向向前的功能部分(80，100，120)，该功能部分具有一个起始的横向功能尺寸(C，C’，C”)，并且还具有一个基座部分(86，98，118)，该基座部分具有一个最大的横向基座尺寸(D，D’，D”)。该起始的横向功能尺寸(C，C’，C”)与该最大的横向基座尺寸(D，D’，D”)具有一个比值，其范围是在等于0.42与小于0.48之间。
Description
早期专利申请的交叉引用
申请人特此要求基于Randal W.Ojanen(兰迪·奥彦恩)于2010年9月13日对于带有硬质切削构件的可旋转的切削刀具所提交的未决的美国专利申请序列号12/880,377的优先权以及Randal W.Ojanen(兰迪·奥彦恩)于2009年9月19日对于带有硬质切削构件的可旋转的切削刀具所提交的未决的临时美国专利申请序列号61/244,228的优先权。此外，申请人特此将Randal W.Ojanen(兰迪·奥彦恩)于2010年9月13日对于带有硬质切削构件的可旋转的切削刀具所提交的美国专利申请序列号12/880,377以及Randal W.Ojanen(兰迪·奥彦恩)于2009年9月19日对于带有硬质切削构件的可旋转的切削刀具所提交的未决的临时美国专利申请序列号61/244,228的全文通过引用结合在此。
发明背景
本发明涉及一种可旋转的切削刀具，该可旋转的切削刀具典型地安装在可旋转的滚筒上的一个静止座(或夹具)中。围绕其中央纵向轴线可旋转的这种可旋转的切削刀具在其轴向前端携带了一个硬质切削镶片。该硬质切削镶片具有一种硬质材料，例如像烧结碳化钨(钴)。当滚筒旋转时，可旋转的切削刀具接合或冲击基体。硬质切削镶片展现一种几何形状，这种几何形状在可旋转的切削刀具的工作效率以及在制造可旋转的切削刀具的材料成本上均提供了许多益处。
可旋转的切削刀具典型地呈现一种总体上狭长的、圆柱形的几何形状。这种可旋转的切削刀具包括一个狭长的钢制切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向向前的末端以及一个相反的轴向向后的末端。该切削刀具本体典型地携带一个组件或装置，通过该组件或装置该可旋转的切削刀具由滚筒上的静止座或夹具可旋转地携带。对于将一个可旋转的切削刀具可旋转地附接到一个座或夹具上有用的示例性结构包括在授予Den Besten(丹·贝斯特)等人的美国专利号4,201,41、授予Engle(恩格尔)等人的美国专利号3,519,309、授予Oaks(奥克斯)等人的美国专利号3,752,515以及授予Ojanen(奥彦恩)的关于具有带凹坑的夹持件的可旋转的切削刀具(a Rotatable Cutting Toolhaving Retainer with Dimples)的美国专利号7,380,888中所示出和说明的那些结构。
一种硬质切削构件典型地固定(如通过钎焊)到切削刀具本体的轴向前端上。典型地，如以上提到的，硬质切削构件是由一种如同烧结碳化钴钨的硬质材料制成。授予Greenfield(格林菲尔德)的美国专利号4,389,074、授予Rowlett(罗利特)等人的美国专利号5,131,725、授予Sheirer(谢勒)等人的美国专利号5,429,199、授予Ojanen(奥彦恩)的美国专利号6,375,272以及授予Ojanen(奥彦恩)等人的美国专利号6,478,383披露了钎焊合金，这些钎焊合金迄今为止已适合用于对例如烧结碳化钨及其适合组合物进行一种钎焊操作。
迄今为止，适合在旋转的切削刀具中使用的一种硬质切削构件已经展现许多不同的几何形状。在授予Ojanen(奥彦恩)的美国专利号4,497,520中示出并描述了一种示例性几何形状。
在路面整平机的情况下，可旋转的滚筒可以在许多情况下携带数百个单独的座或夹具。每个单独的座或夹具携带其自身对应的可旋转的切削刀具，这些可旋转的切削刀具相对于其对应的座块夹具是可旋转的。不常见的是一个可旋转的滚筒将携带数百个单独的可旋转的切削刀具。
路面整平机为可旋转的滚筒提供动力从而使其旋转。这些可旋转的切削刀具相对于滚筒的定向是这样的从而使得在滚筒旋转时，该滚筒驱动这些可旋转的切削刀具进入基底中。当这些可旋转的切削刀具冲击基底时，基底典型地断裂由此形成多个较大的碎块、以及较小的碎粒和碎片。典型地，在路面平整操作中所产生的这些碎片是高度研磨性的这使得可旋转的切削刀具经受磨损。
可旋转的切削刀具会通过许多方式来经受磨损。硬质切削构件(它是可旋转的切削刀头最先撞击该基底的部分)会经受磨损。硬质切削构件最初撞击在基底上、连同这些碎片沿硬质切削构件的行进都会造成这种磨损。在切削操作的过程中，硬质切削构件会在某一点上失去材料，在这一点上它变钝并且不能实现有效的切削。
另一种磨损机构涉及在硬质切削构件与狭长的切削刀具本体之间的钎焊接点。在切削操作的整个过程中，由于可旋转的切削刀具持续地间歇猛烈冲击在基底材料上，钎焊接点经受极大的应力。随着时间的推移，钎焊接点会经受足够的应力从而失效，由此允许硬质切削构件与切削刀具本体分离。显而易见地，如果可旋转的切削刀具失去硬质切削构件，可旋转的切削刀具不再能够用于切削操作。
此外，在一个切削操作过程中，例如像路面平整操作，碎片在狭长的切削刀具本体之下行进。由于这些碎片的研磨特性，狭长的切削刀具本体经受磨损和侵蚀。因为切削刀具本体典型地包括钢，那些在相关技术领域中将这种磨损现象的特征表示为“钢洗蚀(steel wash)”。“钢洗蚀”的结果是使得在该硬质切削构件之下或者在轴向上在其之后的切削刀具本体的轴向前部的直径减小。直径上的这种减小使得切削刀具本体的这个部分具有沙漏形状。当切削操作继续时，切削刀具本体的轴向前部的直径继续减小到一个点(切削刀具本体最终在这个点处断裂)，由此可旋转的切削刀具的有效寿命因切削刀具本体的失效而终止。
延缓钢的磨损的一种方式是扩大该硬质切削镶片的基座部分的尺寸。通过扩大基座部分的尺寸，硬质切削镶片向钢制切削刀具本体的轴向前端提供了更大量的保护。通过扩大该硬质切削镶片的基座部分的尺寸，硬质切削镶片的整体几何形状扩大。通过扩大硬质切削镶片的整体尺寸，可旋转的切削刀具的材料成本增加。此外，通过扩大硬质切削镶片的整体尺寸，该硬质切削镶片的穿透阻力增加，并且因此，需要更大的动力或能量来驱动该可转动的切削刀具经过该层。
钢洗蚀在基底是软沥青的切削操作中是(或者可以是)特别激烈的。在切削软沥青中，可旋转的切削刀具可以切到一个使钢质本体进入该切口的深度。当这种情况发生时，钢制切削刀具本体的侵蚀或洗蚀变得明显，由此钢制切削刀具本体在硬质切削镶片磨损至有效期限终止之前而磨损至有效期限终止。这会是一种不利条件，因为硬质切削镶片包含一定量的有用的烧结碳化钨，而可旋转的切削刀具却不能用于切削。
因此高度希望的是提供一种改进的可旋转的切削刀具，这种可旋转的切削刀具通过切削机器(例如，路面整平机)的可旋转的滚筒的一个单独座或夹具可旋转地携带，其中硬质切削镶片在钢制切削刀具本体达到有效寿命条件终止时不包含一定量的有用的烧结碳化钨。此外，将希望的是提供一种硬质切削镶片，该硬质切削镶片对钢制切削刀具本体提供保护而不增加用来驱动可旋转的切削刀具经过该层所必需的动力或能量。
发明概述
在其一种形式中，本发明是一种可旋转的切削刀具，该可旋转的切削刀具用于冲击在基底上并且被适配为可旋转地保持在夹具的孔内。该可旋转的切削刀具包括一个狭长的切削刀具本体，该狭长的切削刀具本体具有一个轴向前端以及一个轴向后端，该轴向后端在其轴向前端处带有一个接收座。该可旋转的切削刀具进一步具有一个硬质切削构件，该硬质切削构件在该接收座内被固定到切削刀具本体上。该硬质切削构件具有一个轴向前端以及一个轴向后端。该硬质切削构件具有一个轴向向前的功能部分，该轴向向前的功能部分具有一个起始的横向功能尺寸，并且还具有一个基座部分，该基座部分具有一个最大的横向基座尺寸。该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸存在一个比值，其范围是在等于0.42与小于0.48之间。
在又另一种形式中，本发明是一种用于附接到切削刀具本体上的硬质切削构件。该硬质切削构件包括一个轴向前端、一个轴向后端、以及一个轴向向前的功能部分，该功能部分具有一个起始的横向功能尺寸。该硬质切削构件进一步具有一个基座部分，该基座部分具有一个最大的横向基座尺寸。该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.42与小于0.48之间。
在又另一种形式中，本发明是一种用于附接到切削刀具本体上的硬质切削构件。该硬质切削构件包括一个轴向前端以及一个轴向后端。该轴向长度是在该轴向前端与该轴向后端之间的距离。该硬质切削构件具有一个轴向向前的功能部分和一个基座部分，该轴向向前的功能部分具有一个起始的横向功能尺寸，并且该基座部分具有一个最大的横向基座尺寸。该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.42与小于0.48之间。该轴向长度与该最大的横向基座尺寸之间的比值的范围是在等于0.75与小于0.78之间。
附图简要说明
以下是附图的简要说明，这些附图形成本专利申请的一部分：
图1是在轴向前端处带有硬质切削构件的一个可旋转的切削刀具的侧视图；
图2是图1的硬质切削构件的侧视图，其中该钢制切削刀具本体的轴向前端的一部分被断开从而示出该接收座中的硬质切削构件以及在该硬质切削构件与限定该接收座套的表面之间的钎焊接点；
图3是未在接收座中的图2的硬质切削构件的侧视图；
图4是一种硬质切削构件的一个第二具体实施方案的侧视图；并且
图5是一种硬质切削构件的一个第三具体实施方案的侧视图。
具体实施方案的详细说明
参见这些附图，图1展示本发明的可旋转的切削刀具(总体上指定为30)的一个第一具体实施方案。在此展示的这些具体实施方案涉及路面整平工具。然而，应该认识到本发明已应用到在其他种类的切削操作中有用的其他种类的切削刀具。多种示例性操作包括(但不限于)路面整平(或铣刨)、采煤、混凝土切割以及其他种类的切削操作，其中带有硬质切削构件的切削刀具冲撞在基底(例如，土层、路面、道路沥青材料、混凝土、以及类似物)上，从而将基底破裂成具有不同大小的块，包括较大尺寸的块或大块以及较小尺寸的块(包括尘状颗粒)。
可旋转的切削刀具30具有一条中央纵向轴线A-A。在操作中，可旋转的切削刀具30围绕轴线A-A转动。可旋转的切削刀具30包括一个总体上表示为32的狭长的切削刀具本体，该切削刀具本体典型地由钢制成。用于切削刀具本体的钢的示例性成分包括但不限于在下文中所披露的那些：它们是授予Greenfield(格林菲尔德)的美国专利号4,886,710、以及授予Greenfield(格林菲尔德)的美国专利号5,008,073。狭长的切削刀具本体32呈现一种总体上圆柱形的几何形状，并且具有一个轴向前端34以及一个轴向后端36。
狭长的切削刀具本体32包括一个头部38，该头部邻近该轴向前端34相对于该切削刀具本体的整个横向尺寸具有一个扩大的横向尺寸。这个狭长的切削刀具本体32进一步包括一个完整的柄部40，该柄部邻近该轴向后端36相对于该切削刀具本体的整个横向尺寸具有一个减小的横向尺寸。柄部40包含邻近轴向后端36的一个环形凹槽42。
该头部38在切削刀具本体32的轴向前端包含一个接收座44。接收座44呈现所谓的底部平坦的几何形状，其中接收座44具有一个总体上圆形的底部平面46以及一个总体上圆柱形表面48。应该认识到，假设硬质切削构件的几何形状对应于该接收座的几何形状，接收座的其他几何形状能够适合于与可旋转的切削刀具一起使用。
狭长的切削刀具本体32携带一个狭长的弹性夹持件52。弹性夹持件52呈现一个轴向前端54以及一个轴向后端56。弹性夹持件52沿其整个纵向长度包含一个纵向缝隙58。纵向缝隙58的存在为该弹性夹持件52提供了径向弹性。尽管未直接示出，夹持件52包括一个被接收在凹槽42内的径向向内的伸出部分，以便有助于将该夹持件保持在可旋转的切削刀具的柄上。
具有一个在轴向向后延伸的套环62的一个总体上圆形的垫圈60(见实线图示)环绕该弹性夹持件52并且在径向上进行压缩。尽管未展示，垫圈60包含一个中央孔。如通过实线展示的垫圈60是处于将可旋转的切削刀具30插入一个座或夹具的孔中之前的情形。当可旋转的切削刀具30插入一个座或夹具的孔中时，垫圈60被迫沿该弹性夹持件52的表面处于轴向向前的方向直到它抵靠在增大的头部38的后表面上。
可旋转的切削刀具30进一步包括一个总体上表示为70的硬质切削构件，该硬质切削构件在切削刀具本体32的轴向前端34处通过钎焊被固定到接收座44内。适合在此使用的烧结碳化钨(钴)的等级包括在授予Greenfield(格林菲尔德)的美国专利号4,859,543以及授予Smith(斯密斯)的美国专利号6,197,084中所披露的那些。
图2示出被钎焊到接收座44中的硬质切削构件70，其中在该硬质切削构件70与限定该接收座44的这些表面之间存在一个钎焊接点68。尺寸“B”表示的是当硬质切削构件70被固定到切削刀具本体32的接收座44中时硬质切削构件70在轴向上处于切削刀具本体32的轴向前端34前面的轴向长度。
仍参见图2并参见图3，硬质切削构件70包括一个轴向前端72以及一个轴向后端74，该轴向后端是平的并且具有从后端74伸出的多个隔离块76。硬质切削构件70包括由括号80示出的一个功能部分。功能部分80具有等于“C”的一个横向起始尺寸。硬质切削构件70进一步具有一个基座部分86，该基座部分具有一个横向基座尺寸“D”。
参见图4，示出了总体上表示为90的硬质切削构件的第二实施方案。硬质切削构件90包括一个轴向前端92以及一个轴向后端94，该轴向后端是平的并且具有从后端94伸出的多个隔离块96。硬质切削构件90包括由括号100示出的一个功能部分。功能部分100具有等于“C’”的一个横向起始尺寸。硬质切削构件90进一步具有一个基座部分98，该基座部分具有一个横向基座尺寸“D’”。
参见图5，示出了总体上表示为110的硬质切削构件的第三实施方案。硬质切削构件110包括一个轴向前端112以及一个轴向后端114，该轴向后端是平的并且具有从后端114伸出的多个隔离块116。硬质切削构件110包括由括号120示出的一个功能部分。功能部分120具有等于“C ””的一个横向起始尺寸。硬质切削构件110进一步具有一个基座部分118，该基座部分具有一个横向基座尺寸“D ””。
以下的表I给出了这些具体实施方案的尺寸B-B”、C-C”以及D-D”。
表I.关于第一、第二以及第三实施方案的具体尺寸(以毫米计)
以下的表II给出了这些硬质切削构件不同的具体实施方案的尺寸(以毫米计)。
表II
关于具体实施方案的硬质切削构件的尺寸
在某种意义上应该认识到，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.42与小于0.48之间。在一个范围中，该功能部分的起始直径与该基座部分的直径的比值是在0.42与0.479之间变化。在一个较窄的范围中，该功能部分的起始直径与该基座部分的直径的比值是在0.43与0.455之间变化。仍在一个较窄的范围中，该功能部分的起始直径与该基座部分的直径的比值是在0.432与0.45之间变化。该功能部分的起始直径与该基座部分的直径的比值的中点是等于0.44。
应该认识到，较小的比值给硬质切削构件提供了较窄的或者较小的轴向前部。通过这样做，该硬质切削构件经受较小的阻力。通过经受较小的阻力，需要较小的动力或能量来驱动该可旋转的切削刀具经过该地层。
因此变得清楚的是，本发明提供了一种改进的可旋转的切削刀具，该可旋转的切削刀具由一种切削机器(例如，一台路面整平机)的可旋转滚筒的一个单独座或夹具可旋转地携带，其中当钢制切削刀具本体达到有效寿命条件终止时，该硬质切削镶片不包含一定量的有用的烧结碳化钨。
在此提及的专利以及其他文献特此通过引用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施方案对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书以及多个实例旨在只是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真正范围和精神是由以下的权利要求表明的。
Claims (14)
1.一种用于冲击基底并且被适配为可旋转地保持在夹具孔中的可旋转的切削刀具，该可旋转的切削刀具包括：
一个狭长的切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端以及一个轴向后端，该切削刀具本体在其轴向前端处包含一个接收座；
一个硬质切削构件，该硬质切削构件在该接收座内被固定到该切削刀具本体上，并且该硬质切削构件具有一个轴向前端以及一个轴向后端；
该硬质切削构件具有一个轴向向前的功能部分，该功能部分具有一个起始的横向功能尺寸；
该硬质切削构件进一步具有一个基座部分，该基座部分具有一个最大的横向基座尺寸；以及
该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的一个比值，其范围是在等于0.42与小于0.48之间。
2.根据权利要求1所述的可旋转的切削刀具，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.42与小于0.479之间。
3.根据权利要求1所述的可旋转的切削刀具，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.43与小于0.455之间。
4.根据权利要求1所述的可旋转的切削刀具，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.432与小于0.45之间。
5.一种用于附接到切削刀具本体上的硬质切削构件，该硬质切削构件包括：
一个轴向前端以及一个轴向后端；一个轴向向前的功能部分，该功能部具有一个起始的横向功能尺寸；一个基座部分，该基座部分具有最大的横向基座尺寸；以及该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的一个比值，其范围是在等于0.42与小于0.48之间。
6.根据权利要求5所述的硬质切削构件，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.42与小于0.479之间。
7.根据权利要求5所述的硬质切削构件，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.43与小于0.455之间。
8.根据权利要求5所述的硬质切削构件，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.432与小于0.45之间。
9.一种用于附接到切削刀具本体上的硬质切削构件，该硬质切削构件包括：
一个轴向前端以及一个轴向后端；一个轴向长度，该轴向长度是在该轴向前端与该轴向后端之间的距离；一个轴向向前的功能部分，该功能部分具有起始的横向功能尺寸；一个基座部分，该基座部分具有最大的横向基座尺寸；该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的一个比值，其范围是在等于0.42与小于0.48之间；该轴向长度与该最大的横向基座尺寸之间的一个比值，其范围是在等于0.75与小于0.78之间。
10.根据权利要求9所述的硬质切削构件，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.42与小于0.479之间。
11.根据权利要求9所述的硬质切削构件，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.43与小于0.455之间。
12.根据权利要求9所述的硬质切削构件，其中，该起始的横向功能尺寸与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.432与小于0.45之间。
13.根据权利要求9所述的硬质切削构件，其中，该轴向长度与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.76与小于0.78之间。
14.根据权利要求9所述的硬质切削构件，其中，该轴向长度与该最大的横向基座尺寸的比值的范围是在等于0.768与小于0.771之间。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120613 |