CN103201456A - 具有延伸的翼片的平整截齿 - Google Patents

Abstract

一种刀具截齿，包括头部、相邻于头部向后定位并在接合部处与头部接合的较大直径的肩部，以及相对于肩部向后延伸的刀柄。两个或更多个翼片从所述头部和肩部基本上径向向外地延伸，每个翼片具有从所述头部向外并且向后倾斜的外表面和一对侧表面，且每个翼片的后端位于所述头部和肩部之间的接合部的后方，并且翼片限定出所述肩部的直径的至少约105%的最大直径，从而使得所述翼片的外表面在与接合部对齐的轴向位置处相对于该接合部径向向外地定位。

Description

具有延伸的翼片的平整截齿

技术领域

本发明涉及具有延伸的翼片以促进旋转和穿透的可旋转平整截齿。更具体地，本发明涉及用于道路铣刨或建筑应用的可旋转的平整截齿，该平整截齿具有比两侧有翼片的标准的道路铣刨或建筑截齿的头部更窄的直径的头部，其中翼片支撑头部并为碎屑提供杠杆作用以旋转保持器内的截齿。

背景技术

在下面的背景讨论中，参考了一些结构和/或方法。但是，下面的参考不应被认为是承认这些结构和/或方法构成现有技术。申请人清楚地保留证明这种结构和/或方法不作为现有技术的权利。

道路平整机包括安装块，该安装块保持在运行过程中旋转的一个或更多个可旋转平整刀具截齿。平整截齿各自具有尖端部，该尖端部接触所要铣刨的道路或地面的表面。为最大化尖端部的工作寿命，并且因此最大化截齿的工作寿命，截齿的连续旋转运动是重要的。旋转可使得尖端部能够从所有角度暴露于道路表面并由此围绕其外周基本上均匀地受磨损。

图1示出具有围绕截齿的头部的翼片的现有技术采矿截齿。采矿截齿经受与平整截齿非常不同的工作条件。具体地，采矿截齿接触的材料（土壤）远远比由平整截齿接触的材料（沥青、混凝土等）软且磨损性低，从而使得施加至采矿截齿的尖端部的力基本上低于施加到平整截齿的力。由此，与平整截齿中的相对应部分相比，采矿截齿的头部和尖端部具有更小直径，且尖端部具有更少的材料。另外，在运行过程中，较软的矿石材料较不容易嵌入在刀具截齿与安装块之间而阻止截齿的旋转。如所示的采矿截齿中，头部的前端支承尖端部。每个翼片的外侧边缘从位于头部的后端处的肩部向前并径向向内地延伸，且翼片终止于头部的前端附近。翼片的最大直径小于或等于肩部的直径。

图2和图3示出现有技术的平整截齿10。截齿10具有前端12和后端14。截齿10包括：渐缩的头部16；从头部16向前突出的切削尖端18；和相邻于头部16向后并在接合部41[CU1]处接合头部16的肩部20。直径减小的拔具槽（puller groove）22向后相邻于肩部20地设置，且拔具槽的大小设置成用以接纳标准拔出器工具的夹爪，如本领域已知的那样。从拔具槽22向后突出的是具有大小设置成用以被接纳在安装块（未示出）的孔中的直径的刀柄26。刀柄26的紧邻于拔具槽22的渐缩的部分可具有稍大于刀柄26的直径的直径，以用作垫圈座24。

在运行过程中，碎屑诸如细微粒、灰尘、砂粒、卵石、污垢等产生并可嵌入在平整截齿与平整截齿的安装块之间。碎屑会被压紧并妨碍截齿的旋转，并且可能最终完全阻止截齿的旋转，从而致使截齿的永久失效。常规的截齿依赖于路面和尖端部之间的非平衡力以致使截齿在其安装块内旋转，但在尖端部上的那些非平衡力常常不足以克服由碎屑引起的摩擦。在这种情况下，如果截齿的旋转不足被注意到，则操作者可能需要手动地松开平整截齿，这是极其耗时的。但在很多情形中，不管是旋转不足被发现得太晚还是操作者避免旋转截齿从而使得机器可更快地返回工作，都由此大大地缩短了截齿的预期寿命。

在操作过程中，平整截齿的尖端部经受巨大的应力，且因此平整截齿通常具有支承尖端部的大直径的头部。但是，大直径的头部要求比较小直径的头部更大的力以实现到路面中的相同穿透深度。

因此，本领域中存在着如下需要，即：不管由运行过程中产生的碎屑施加的摩擦力如何，都能够连续旋转的平整截齿，以及具有较小直径的头部以实现到路面中的更大穿透的平整截齿。

发明内容

所公开的具有延伸的翼片的平整刀具截齿同时增加了刀具截齿在运行过程中的旋转并且改善了刀具截齿进入目标表面的穿透性。刀具截齿包括翼片，所述翼片相对于刀具截齿的头部向后且径向向外地延伸，所述翼片提供由碎屑接触的侧表面，所述碎屑致使截齿旋转。

刀具截齿的一个示例性实施例包括：具有直径的头部；相邻于所述头部向后定位并在接合部处与所述头部接合的肩部，所述肩部的直径大于所述头部的直径；以及相对于所述肩部向后延伸的刀柄。两个或更多个翼片从头部和肩部基本上径向向外延伸。每个翼片均具有相对于刀具截齿的轴线以一定角度从头部向外并且向后倾斜的外表面以及将翼片的外表面连接至头部的一对侧表面。每个翼片的后端均在头部和肩部之间的接合部的后方定位。翼片限定最大直径，该最大直径为肩部的直径的至少约105%，从而使得翼片的外表面在与接合部对齐的轴向位置处相对于所述接合部径向向外地定位。

另一示例性刀具截齿包括：头部；相邻于头部向后定位的肩部，该头部的直径比肩部的直径的约75%小；相邻于肩部向后定位的拔具槽，所述拔具槽的直径小于该肩部的直径；以及从拔具槽向后延伸的刀柄。两个或更多个翼片从头部和肩部基本上径向向外地延伸。每个翼片均具有相对于刀具截齿的轴线以在约23度和约30度之间的角度从头部向外且向后倾斜的外表面以及将翼片的外表面连接至头部的一对侧表面，每个翼片均终止于肩部的后端处。翼片限定最大直径，该最大直径为该肩部的直径的至少约105%。第一长度定义为从头部的前端至肩部的后端，而第二长度定义为从头部的前端至拔具槽的后端，第二长度小于或等于第一长度的约125%。

一种示例性采矿机器包括：可旋转构件；以及安装在该可旋转构件上的一个或更多个截齿。刀具截齿包括：具有直径的头部；相邻于该头部向后定位并在接合部处与该头部接合的肩部，该肩部的直径大于该头部的直径；以及相对于所述肩部向后延伸的刀柄。两个或更多个翼片从头部和肩部基本上径向向外延伸。每个翼片均具有相对于刀具截齿的轴线以一定角度从头部向外并且向后倾斜的外表面以及将翼片的外表面连接至头部的一对侧表面，每个翼片均具有定位在头部和肩部之间的接合部的后方的后端。翼片限定最大直径，该最大直径为肩部的直径的至少约105%，从而使得翼片的外表面在与接合部对齐的轴向位置处相对于该接合部径向向外地定位。

一种刀具截齿示例性的制造方法包括：形成具有直径的肩部；形成相邻于肩部向前的头部，该头部的直径比所述肩部的直径的约75%小；以及形成相对于肩部向后延伸的刀柄。该方法还包括形成两个或更多个翼片，所述两个或更多个翼片从所述头部和所述肩部基本上径向向外地延伸，每个翼片均具有相对于所述刀具截齿的轴线以一定角度从所述头部向外并且向后倾斜的外表面以及将所述翼片的外表面连接至所述头部的一对侧表面，每个翼片均具有定位在所述头部和所述肩部之间的接合部的后方的后端，并且所述翼片限定最大直径，该最大直径为肩部的直径的至少约105%，从而使得翼片的外表面在与所述接合部对齐的轴向位置处相对于所述接合部径向向外地定位。

应当明白的是，以上一般描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

可结合附图阅读下面详细描述，附图中，相同的附图标记表示相同的元件且在附图中：

图1是现有技术的具有翼片的采矿截齿的侧视透视图，翼片在长度和直径上受截齿的肩部限制。

图2是现有技术的没有翼片的道路铣刨截齿的侧视图。

图3是图2的现有技术道路铣刨截齿的俯视端视图。

图4是具有延伸的翼片的截齿的侧视图。

图5是图4的具有延伸的翼片的截齿的俯视端视图。

图6是具有图4的延伸的翼片的侧视透视图，且示出了套管固持器和垫圈。

具体实施方式

图4-6图示具有用于促进截齿110的旋转和穿透的延伸的翼片30的刀具截齿110的实施例。截齿110具有前端112和后端114。截齿110包括：渐缩的头部116；从头部116向前突出的切削尖端118；以及相邻于头部116向后定位的肩部120。头部116和肩部120[CU2]在接合部141处接合。直径减小的拔具槽122向后相邻于肩部120设置，且拔具槽大小设置成用以接纳标准拔出器工具的夹爪，如本领域已知的那样。从拔具槽122向后突出的是具有大小设置成用以被接纳在安装块（未示出）的孔中的直径的刀柄126。刀柄126的紧邻于拔具槽122的渐缩的部分可具有比刀柄126的直径稍大的直径，以用作垫圈座124。如图6所示，截齿110安装在保持器200中，该保持器具有适于接纳刀柄126的圆形孔（未示出），从而使得刀柄126能够在截齿110的使用过程中在保持器200的孔内旋转。

多个翼片130围绕头部116的周围基本上等距地间隔开。每个翼片130均具有前端132和后端138，并从头部116的外表面140向外径向延伸。将参考“翼片130”来讨论每个翼片130的特征，应理解的是，截齿110可具有大于或等于两个的任何数量的翼片。在优选实施例中，如图所示，截齿110具有围绕头部116的周围基本上等距间隔的五个翼片130。但是，在一些情形中，具有例如三个翼片130、四个翼片130或六个翼片130的截齿110可与具有五个翼片的截齿110一样或更佳地进行工作。

翼片130的前端132在头部116的前端处或附近接合头部116，且翼片130的后端138位于头部116和肩部120之间的接合部141的后方。在所示的实施例中，翼片130的后端138基本上与肩部120的后端121对齐。翼片130包括两侧是基本上平行的侧表面136的倾斜的径向外表面134，侧表面136从头部116的外表面140径向向外突出。倾斜的外表面134相对于刀具截齿110的轴线以角度α从头部116向后且径向向外地延伸。该角度α被选择成足够得小，以允许磨削的碎屑从外表面134脱落而不对翼片130的外表面134产生过度磨损，但足够得大，以使得翼片130能够从头部116延伸足够得远，从而在侧表面136上提供足够的表面积，以致使截齿110在碎屑接触侧表面136时旋转。角度α的范围能够是从约20度至约35度且优选地从约23度至约30度。在一个优选实施例中，该角度α是约27度。角度α必须足够得大，使得翼片130的外表面134在与头部116与肩部120之间的接合部141对齐的轴向位置处径向地位于接合部141的外侧。朝向翼片130的后端138的圆化尾部139将外表面134与肩部120混成一体。

截齿的侧表面136基本上彼此平行，但可能稍微逐渐变细，使得翼片130在头部116的外表面140处稍稍较厚而在翼片130的外表面134处稍稍较薄。侧表面136的轻微渐缩使得：在磨削操作过程中，当沿翼片130的头部116向后推动碎屑时，碎屑能够更容易地从翼片130脱落，而不致使翼片130被不适当磨损。侧表面136可在相当大尖锐的角部处接合翼片130的外表面134。可替换地，圆化的或斜切处理的角部136可在每个侧表面136与外表面134之间提供更平滑的过渡表面。类似地，侧表面136可在尖锐的角部处接合头部116的外表面140，或可以设置圆化的内角部137以平滑过渡部并加强磨削的碎屑的脱落且减少翼片130和头部116上的磨损。

每个翼片130具有在头部116的直径的10%至40%之间的宽度w。在一个实施例中，翼片130的宽度w是头部116的直径的约15%。

当截齿110用于磨削或铣削时，尖端部118接触所要磨削或铣削的目标表面或材料并产生碎屑诸如灰尘、残渣和松散的磨削物。随着尖端部118刺入目标表面，碎屑相对于截齿110被向后推动，且随着碎屑被向后推压，碎屑在有侧向移动的分量变化的情况下以随机或紊乱的方式移动。因此，随着碎屑接触多个翼片130的侧表面136，碎屑对侧表面136施加力，该力一定程度上是随机的且在大小和方向上连续变化。这些力的分量基本上垂直于翼片130的侧表面136（即与围绕刀具截齿110的轴线的圆周相切），并由此推压工具截齿110，以使工具截齿110围绕其轴线在其保持器200的孔内旋转。

已知扭矩等于离旋转轴线的径向距离和垂直与从旋转轴线延伸的半径垂直地施加的力的乘积。因此，所提供的用以旋转截齿110的扭矩可以通过增加径向距离而增加，翼片130的侧表面136相对于截齿110的轴线以所述径向距离凸出。如图4所示，截齿110的头部具有半径R0，肩部具有半径R1，且每个翼片130具有最大半径R2。（本文使用半径而不是直径，这是因为每个翼片130沿一个方向从头部116向外延伸，且可很好地理解，轴向对称的部件诸如头部116的直径就是半径的两倍。）通过使翼片130的最大半径R2径向向外延伸超出肩部120，可获得更大的扭矩以旋转截齿110并克服截齿110与保持器200之间的碎屑。因此，翼片130的最大半径R2等于或大于肩部120的半径R1的105%。优选地，最大翼片半径R2等于或大于肩部半径R1的115%，且在一个优选实施例中，最大翼片半径R2等于肩部半径R1的约122%。相反，如图1所示，即使是常规的具有翼片的采矿截齿，翼片的最大半径也被限制成不大于肩部的半径。

除了在磨削过程中提供增加的截齿110的旋转之外，翼片130还用作能够降低截齿110的头部116的直径而不损失强度的角撑板或支持物。具体地，翼片130用于防止头部116在重磨削载荷下变形。由此，可使用具有更小直径的头部116来施加相同的磨削力，这节省了材料成本和重量。更重要地，更小直径的头部116使得截齿110能够更容易地穿入目标表面，因为相同的磨削力可集中在更小的面积上。此外，降低头部116的直径将翼片130的侧表面136更多地暴露出来，以使得磨削的碎屑能够作用在更大面积上且由此产生截齿110的增强旋转。

在常规道路磨削截齿10中，诸如图2-3所示的那样，头部16具有是肩部20的半径的约75%至约85%的半径。相反，在如图4-6所示的刀具截齿110中，头部116的半径可降低至小于肩部120的半径75%，且优选地小于或等于肩部120的半径的65%。在一个实施例中，头部116的半径是肩部120的半径的约63%。具有肩部120的半径的仅仅约63%的半径的头部116具有仅为常规道路磨削截齿10的横截面面积的约55%至约75%的横截面面积，这意味着当施加相同的磨削力时，与常规的截齿10相比，包括头部116的截齿110的穿透可提高约40%至约80%。

此外，为进一步增加翼片130的侧表面136的碎屑接触面积，相比于常规截齿10的头部16的长度，翼片130长度可加长。如图4所示，从头部116的前端117至肩部120的后端121的距离表示为L1，而从头部116的前端117至拔具槽122与垫圈座124之间的接合部的距离表示为L2。在所公开的实施例中，L1还表示翼片130的长度。为了最大化翼片130的侧表面136的碎屑接触面积，相比于常规截齿10，可扩大距离L1而不干扰长度L2，使得在改善截齿110的旋转和穿透的同时维持拔具槽并且维持切削尖端118离保持器200的距离。

例如，常规刀具截齿10所具有的从头部16的前端17至拔具槽22和垫圈座24之间的接合部的距离是从头部16的前端17至肩部的后端21的距离的约150%（即，拔具槽22约为头部16加肩部的长度的一半长）。相反，刀具截齿110具有的距离L2等于或小于125%的距离L1，且优选地等于或小于约120%的距离L1，使得对于相同的距离L2来说，翼片130可以至少比在使用常规长度的头部、肩部以及拔具槽时的长度长约20%。并且因为翼片130对头部116提供支撑作用，所以即使在该延伸的长度下，也防止更长的头部116在磨削过程中变形。因此，更短的拔具槽122仍然足够得长，以容纳标准的拔具。

在一个优选实施例中，刀具截齿110包括：具有约0.83英寸的半径R2的肩部120；具有约0.43英寸的半径R0的头部116；以及具有约0.68英寸的径向尺寸R1的翼片130，每个翼片130具有约0.085英寸至约0.425英寸的宽度w，并且优选地具有约0.125英寸的宽度w。头部116和肩部120的组合长度L1是约1.0英寸，而头部、肩部以及拔具槽122的组合长度L2是约1.2英寸。使用了围绕截齿110的周围等距间隔的五个翼片130。

刀具截齿110可通过本领域中已知的各种金属成形方法来制造，包括机加工、冷锻以及锻造。优选地，工具截齿110除了尖端118外是通过将圆钢丝冷锻或冷成型成预备用于铜焊在尖端118上的净形（net shape）来形成的。在冷锻后，整个物品包括头部116、翼片130、肩部120、拔具槽122和刀柄126，以及垫圈座124，如果需要的话。通过将翼片130与头部116和肩部120冷锻成一体部件，而相比于通过从棒料机加工而制造出来的物品，实现了更好的强度。在一个实施例中，无尖端118的刀具截齿110从圆钢丝以五个或六个连续步骤被冷锻成净形的成品部件。

虽然刀具截齿110总体适于用作道路铣削刀具的一部分，但应理解的是：刀具截齿110可应用于除了道路铣削刀具之外的刀具截齿，诸如用于采矿刀具和挖沟刀具。当用在道路铣削刀具时，多个切削刀具被围绕刀盘（未示出）的周围安装并可围绕刀盘的纵向轴线旋转，以由此切削硬表面。

虽然已经结合本发明的优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应理解的是，在不脱离如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行未具体描述的添加、删除、修改以及替换。

Claims (15)

1.一种刀具截齿，包括：

具有直径的头部；

相邻于所述头部向后定位并在接合部处与所述头部接合的肩部，所述肩部的直径大于所述头部的直径；

相对于所述肩部向后延伸的刀柄；以及

两个或更多个翼片，所述两个或更多个翼片从所述头部和所述肩部基本上径向向外地延伸，每个翼片均具有相对于所述刀具截齿的轴线以一定角度从所述头部向外并且向后倾斜的外表面以及将所述翼片的所述外表面连接至所述头部的一对侧表面，且每个翼片均具有定位在所述头部和所述肩部之间的所述接合部的后方的后端，并且所述翼片限定最大直径，该最大直径为所述肩部的直径的至少约105%，从而使得所述翼片的外表面在与所述接合部对齐的轴向位置处相对于所述接合部径向向外地定位。

2.如权利要求1所述的刀具截齿，其中，所述翼片限定的最大直径为所述肩部的直径的至少约115%。

3.如权利要求2所述的刀具截齿，其中，所述翼片限定的最大直径为所述肩部的直径的至少约122%。

4.如权利要求1所述的刀具截齿，其中，所述翼片的后端与所述肩部的后端对齐。

5.如权利要求4所述的刀具截齿，还包括相邻于所述肩部向后定位并且直径比所述肩部的直径小的拔具槽；

其中第一长度定义为从所述头部的前端至所述肩部的后端，其中第二长度定义为从所述头部的前端至所述拔具槽的后端，并且其中，所述第二长度小于或等于所述第一长度的约125%。

6.如权利要求1所述的刀具截齿，其中，所述两个或更多个翼片由围绕所述刀具截齿的周围基本上等距间隔的五个翼片组成。

7.如权利要求1所述的刀具截齿，其中，所述头部的直径比所述肩部的直径的约75%小。

8.如权利要求7所述的刀具截齿，其中，所述头部的直径小于或等于所述肩部的直径的约65%。

9.如权利要求1所述的刀具截齿，其中，所述翼片的外表面以在约20度和约35度之间的角度从所述头部向外倾斜。

10.如权利要求9所述的刀具截齿，其中，所述翼片的外表面以在约23度和约30度之间的角度从所述头部向外倾斜。

11.如权利要求10所述的刀具截齿，其中，所述翼片的外表面以约27度的角度从所述头部向外倾斜。

12.如权利要求1所述的刀具截齿，其中，所述翼片各自具有在所述头部的直径的约10%和约20%之间的宽度。

13.一种刀具截齿，包括：

头部；

相邻于所述头部向后定位的肩部，所述头部的直径比所述肩部的直径的约75%小；

相邻于所述肩部向后定位的拔具槽，所述拔具槽的直径小于所述肩部的直径；

从所述拔具槽向后延伸的刀柄；以及

从所述头部和所述肩部基本上径向向外地延伸的两个或更多个翼片，每个翼片均具有相对于所述刀具截齿的轴线以在约23度和约30度之间的角度从所述头部向外并且向后倾斜的外表面以及将所述翼片的外表面连接至所述头部的一对侧表面，且每个翼片均终止于所述肩部的后端处，并且所述翼片限定最大直径，该最大直径为所述肩部的直径的至少约105%；

其中第一长度定义为从所述头部的前端至所述肩部的后端，其中第二长度定义为从所述头部的前端至所述拔具槽的后端，并且其中，所述第二长度小于或等于所述第一长度的约125%，从而使得所述翼片的外表面在与接合部对齐的轴向位置处相对于所述接合部径向向外地定位。

14.一种采矿机器，包括：

可旋转构件；以及

安装在所述可旋转构件上的一个或更多个刀具截齿；

其中，所述刀具截齿包括：

具有直径的头部；

相邻于所述头部向后定位并在接合部处与所述头部接合的肩部，所述肩部的直径大于所述头部的直径；

相对于所述肩部向后延伸的刀柄；以及

两个或更多个翼片，所述两个或更多个翼片从所述头部和所述肩部基本上径向向外地延伸，每个翼片均具有相对于所述刀具截齿的轴线以一定角度从所述头部向外并且向后倾斜的外表面以及将所述翼片的外表面连接至所述头部的一对侧表面，且每个翼片均具有定位在所述头部和所述肩部之间的接合部的后方的后端，并且所述翼片限定最大直径，该最大直径为所述肩部的直径的至少约105%，从而使得所述翼片的外表面在与所述接合部对齐的轴向位置处相对于所述接合部径向向外地定位。

15.一种制造刀具截齿的方法，所述方法包括：

形成具有直径的肩部；

形成相邻于所述肩部向前的头部，所述头部的直径比所述肩部的直径的约75%小；

形成相对于所述肩部向后延伸的刀柄；以及

形成两个或更多个翼片，所述两个或更多个翼片从所述头部和所述肩部基本上径向地向外延伸，每个翼片均具有相对于所述刀具截齿的轴线以一定角度从所述头部向外并且向后倾斜的外表面以及将所述翼片的外表面连接至所述头部的一对侧表面，且每个翼片均具有定位在所述头部和所述肩部之间的接合部的后方的后端，并且所述翼片限定最大直径，该最大直径为所述肩部的直径的至少约105%，从而使得所述翼片的外表面在与所述接合部对齐的轴向位置处相对于所述接合部径向向外地定位。

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