CN104121020A - 包括具有边缘加工的切削镶片的残端磨削刀头 - Google Patents

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CN104121020A CN201410169349.8A CN201410169349A CN104121020A CN 104121020 A CN104121020 A CN 104121020A CN 201410169349 A CN201410169349 A CN 201410169349A CN 104121020 A CN104121020 A CN 104121020A
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S·M·乔治
G·W·谢弗勒
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Abstract

一种残端磨削刀头，包括：一个不可旋转的柄部；一个头部，该头部是与该不可旋转的柄部一体形成的并且包括远离该不可旋转的柄部的一个尖端区域；以及安装在该头部的尖端区域处的一个切削镶片。该切削镶片包括：一个本体，该本体具有一个顶表面、一个前导面、一个相反的尾随面、一个第一侧和一个第二侧；一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该前导面与该顶表面之间延伸并且在该前导面与该第一侧和第二侧之间延伸；以及一个切削刃，该切削刃是在该T形刃带表面与该顶表面的相交处以及在该T形凸表面与该第一侧和第二侧的相交处形成的。

Description

包括具有边缘加工的切削镶片的残端磨削刀头
发明背景
本发明总体上涉及一种挖掘工具，例如用于切穿不同地层和其他材料的刀头。更确切地说，本发明涉及一种残端磨削刀头，该残端磨削刀头包括具有边缘加工的切削镶片。
具有刀头的不同类型切削组件被用于采矿、施工、残端磨削以及相关操作，其中典型的是，这些刀头包括用于插入刀夹具中的柄以及在该柄上的用于接合地层(例如，煤层或矿物层或其他天燃材料或类似物)的一个前部工作部。在该前部工作部上提供了一种由硬质耐磨损材料形成的单独镶片，以用于切入地层或其他材料之中并且用于增加刀头在移除材料时的寿命。
这些类型的切削刀具通常包括安装在可旋转的盘、耙、链、筒或转鼓上的多个刀头，其中每个刀头都包括一个基本上扁平的由硬质材料制成的切削镶片。这些基本上扁平的切削镶片被附连到刀头的前部工作端上。然而，已经确定的是由于这种基本上扁平的切割镶片的形状和构形，这些切割镶片并不是均匀地磨损。这种不均匀的磨损减少了切削镶片的总的使用寿命。更具体的说，基本上扁平的切割镶片的切削刃在使用过程中由于该切削刃的形状而具有锛刃或断裂的可能性。
因此，所希望的是提供克服已知这类刀具的局限性和缺点的改进切削刀具。除此之外，所希望的是提供克服已知刀头的局限性和缺点并且在操作过程中提供改善的磨损和效率的改进刀头。此外，所希望的是提供克服已知切削镶片的局限性和缺点并且在操作过程中提供改善的磨损和效率的、用于刀头的改进切削镶片。
发明概述
根据本发明的一个方面，一种残端磨削刀头包括：一个不可旋转的柄部；一个头部，该头部是与该不可旋转的柄部一体形成的并且包括远离该不可旋转的柄部的一个尖端区域；以及安装在该头部的尖端区域处的一个切削镶片。该切削镶片包括：一个本体，该本体具有一个顶表面、一个前导面、一个相反的尾随面、一个第一侧和一个第二侧；一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该前导面与该顶表面之间延伸并且在该前导面与该第一侧和第二侧之间延伸；以及一个切削刃，该切削刃是在该T形刃带表面与该顶表面的相交处以及在该T形刃带表面与该第一侧和第二侧的相交处形成的。
根据本发明的另一个方面，一种用于与刀头结合使用的切削镶片包括：一个本体，该本体具有一个顶表面、一个前导面、一个相反的尾随面、一个第一侧和一个第二侧；一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该前导面与该顶表面之间延伸并且在该前导面与该第一侧和第二侧之间延伸；以及一个切削刃，该切削刃是在该T形刃带表面与该顶表面的相交处以及在该T形刃带表面与该第一侧和第二侧的相交处形成的。
本发明的这些和其他方面在查看本说明书及附图之后将得到更全面的理解。
附图的简要说明
图1是根据本发明的一个方面的一种刀头、例如残端磨削刀头的分解等距视图。
图2是根据本发明的一个方面用于与图1中示出的刀头一起使用的切削镶片的等距视图。
图3是根据本发明的一个方面在图2中示出的切削镶片的正视图。
图4是根据本发明的一个方面在图2和图3中示出的切削镶片的顶视图。
图4A是根据本发明的另一个方面沿图4的线4A-4A截取的一个截面视图。
详细说明
以下说明仅出于展示本发明的不同方面的目的、而并非出于限制本发明的范围的目的。
参见图1至图4A，在此展示了例如总体上指定为210的残端磨削刀头形式的刀头、以及与该刀头一起使用的总体上指定为222的一个切削镶片。应该认识到，该切削镶片222可以与不同类型的残端磨削切割器一起使用，例如但不限于在美国专利4,998,574或8,020,591中披露的残端磨削刀头，这两个专利特此通过引用被完全结合在此。
该放射状刀头210包括一个柄部212，该柄部是不可旋转的，即在通过将该切削刀具210的柄部212插入到一个刀夹具基部(未示出)中而组装该放射状刀头210的操作过程中该柄部212并不旋转。在一个方面，柄部212具有一个总体上非圆形的截面，例如一个总体上方形的或矩形的截面。
该放射状刀头210包括一个前部工作端，该工作端包括一个头部214，该头部是与该柄部212一体形成的并且具有一个远离该柄部212的尖端区域216。该切削镶片222被安装在头部214的尖端区域216处。该切削镶片222典型地使用本领域普通技术人员已知的常规组合物和技术、通过例如机械附接或者通过硬焊、胶粘或压力配合而安装或者附连到在该头部214的尖端区域216处限定的一个搁板217或者处于该搁板上。
该切削镶片222是例如由一种烧结碳化钨制成，该烧结碳化钨是钴与碳化钨的混合物。可以使用其他超硬耐磨损材料(例如，多晶金刚石、陶瓷、或金属陶瓷)作为补充物和/或替代物。根据本发明的多个方面，例如，涂有碳化铬的金属以及其中向碳化钨中添加了碳化钛或碳化钒的其他金属陶瓷可以是镶片材料的候选材料。用于这类应用的替代性陶瓷包括铝基、硅基、锆基的变体以及玻璃变体。另外的其他镶片材料替代物包括难熔的立方型过渡金属碳化物或者任何其他已知的或随后开发的比该基底材料更硬的一种或多种材料。也可以使用这些镶片的涂层，例如PVD或CVD涂层。
在一个方面，该切削镶片222例如是通过粉末冶金学方法使用一种压机来制成的，该压机包括一个模片和顶部以及底部压头/冲头用于压制成完成形状。多个部分可以被压制成最终形状或者通过湿法/干法喷射(blast)、或金刚石磨削其他材料成形方法来修改成最终形状，其他材料成形方法是例如但不限于EDM(放电机加工)、EDG(放电磨削)、生坯机加工、激光消融。有利的是，本发明在制作过程中使得镶片的临界切削刃从模片套(die case)与压头的交叉点处移动该。根据本发明的一个方面，该临界切削刃现在在压头/冲头中完全成形。这样避免了在该切削刃上形成毛边。毛边是不希望的，例如因为毛边是应力集中物。应该认识到，本发明的如在此阐述的这些及其他方面有助于获得该切削镶片的所希望的边缘(即切削刃)加工。
切削镶片222具有一个切削镶片本体，总体上指定为224，该切削镶片本体具有一个顶表面226、一个底表面228、一个第一侧234以及一个第二侧236。该切削镶片本体224还包括一个前导面240和一个相反的后部面或尾随面242。在一个方面，该前导面240是一个平的表面。
该切削镶片222的顶表面226包括一个顶部后刀面244。该切削镶片222的顶表面226还可以包括邻接该顶部后刀面244的一个顶部二级后刀面246，但应该认识到，根据本发明可以提供一个或多个后刀面。另外，该第一侧234包括一个第一侧后刀面235并且该第二侧236包括一个第二侧后刀面237。
该切削镶片222包括边缘加工，例如总体上指定为248的一个T形刃带表面，该T形刃带表面总体上在前导面240的至少一部分与顶表面226之间延伸并且总体上在该前导面240的至少一部分与第一侧234和第二侧236之间延伸。在一个方面，该T形刃带表面248包括在该前导面240与顶表面226的顶部后刀面244之间延伸的一个中央T形刃带表面248a、在该前导面240与该第一侧234的第一侧后刀面235之间延伸的一个第一侧T形刃带表面248b、以及在该前导面240与第二侧236的第二侧后刀面237之间延伸的一个第二侧T形刃带表面248c。在一个方面，中央T形刃带表面248a、第一侧T形刃带表面248b以及第二侧T形刃带表面248c是彼此邻接的从而提供一个连续的T形刃带表面248。在一个方面，中央T形刃带表面248a、第一侧T形刃带表面248b以及第二侧T形刃带表面248c是与该前导面240邻接的。在另一方面，该中央T形刃带表面248a是与顶部后刀面244邻接的，该第一侧T形刃带表面248b是与该第一侧后刀面235邻接的并且该第二侧T形刃带表面248c是与该第二侧后刀面237邻接的。在另一方面，T形刃带248从邻接该第一侧234的底部228连续地延伸至邻接该第二侧236的底部228。应该认识到，该T形刃带表面248可以是平的表面或者可以是除平的表面外的其他表面，例如它可以包括一个圆化的或弯曲的(即非平面的)T形刃带表面。
该切削镶片222还包括在该T形刃带表面248与该顶表面226的相交处以及在该T形刃带表面248与第一侧234以及第二侧236的相交处形成的一个切削刃250。在一个方面，该切削刃250包括在该中央T形刃带表面248a与顶表面226的顶部后刀面244的相交处形成的一个中央切削刃250a、在该第一侧T形刃带表面248b与第一侧234的第一侧后刀面235的相交处形成的一个第一侧切削刃250b、以及在第二侧T形刃带表面248c与第二侧236的第二侧后刀面237的相交处形成的一个第二侧切削刃250c。在另一个方面，中央切削刃250a、第一侧切削刃250b以及第二侧切削刃250c是彼此邻接的从而提供一个连续的切削刃250，这个连续的切削刃从邻接该第一侧234的底部228连续地延伸至邻接该第二侧236的底部228。在一个方面，这个或这些切削刃250可以是圆化的。
具有在该中央T形刃带表面248a与该顶部后刀面244的相交处形成的中央切削刃250a这一构形使得该切削刃250a具有一个负的轴向前角R1(例如，见图4A)。在一个方面，这个负的轴向前角R1是在约10度到约60度的范围内。在一个具体的实例中，图4A中所示的这个前角R1约为负20度。在另一个方面，第一侧切削刃250b以及第二侧切削刃250c也具有一个负的轴向前角，这个负的轴向前角例如可以与R1相同或者类似。
该中央T形刃带表面248a是相对于该顶部后刀面244以角度X1定位的(例如，见图4A)。角度X1可以称为相对于或关于切削刃250a的后角。在一个方面，该T形刃带表面248a是相对于该后刀面244以一个大于90度的角度X1定位的。在一个具体的实例中，图4A中所示的这个角度X1约为110度。在另一个方面，第一侧切削刃250b以及第二侧切削刃250c也具有一个后角，这个后角例如可以与X1相同或者类似。
在另一个方面，该中央T形刃带表面248a可以具有的宽度W1(例如，见图4A)是在约0.002英寸至约0.090英寸的范围内。在一个具体的实例中，宽度W1约为0.015英寸。在另一个方面，第一侧切削刃250b以及第二侧切削刃250c也具有一个宽度，该宽度例如可以与W1相同或者类似。
应该认识到，这个或这些T形刃带248、切削刃250、负的轴向前角R1和/或后角X1单独的和/或组合的构形有利地避免了这个或这些切削刃250的尖锐过渡从而在刀头210的操作过程中使这个或这些切削刃250折断或锛刃的可能性减小或最小化。此外，这个或这些T形刃带248被构形成用于将沿这个或这些切削刃250的切削力改变方向从而减小沿这个或这些切削刃250的剪切应力。
虽然已经出于解说的目的在上文中说明了本发明的多个具体的方面，但是对于本领域那些普通技术人员而言显然可以对本发明的细节进行多种变更而并不背离如所附权利要求书中限定的本发明。

Claims (15)

1.一种残端磨削刀头，包括：
一个不可旋转的柄部；
一个头部，该头部是与该不可旋转的柄部一体形成的并且包括远离该不可旋转的柄部的一个尖端区域；以及
安装在该头部的尖端区域处的一个切削镶片，其中该切削镶片包括：
一个本体，该本体具有一个顶表面、一个前导面、一个相反的尾随面、一个第一侧和一个第二侧；
一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该前导面与该顶表面之间延伸并且在该前导面与该第一侧和第二侧之间延伸；以及
一个切削刃，该切削刃是在该T形刃带表面与该顶表面的相交处以及在该T形刃带表面与该第一侧和第二侧的相交处形成的。
2.如权利要求1所述的残端磨削刀头，其中该切削刃具有一个负的轴向前角。
3.如权利要求1所述的残端磨削刀头，其中该T形刃带表面包括在该前导面与该顶表面的一个后刀面之间延伸的一个中央T形刃带表面，该切削刃包括在该中央T形刃带表面与该顶表面的该后刀面的相交处形成的一个中央切削刃，并且该中央切削刃具有一个负的轴向前角。
4.如权利要求3所述的残端磨削刀头，其中该T形刃带表面包括在该前导面与该第一侧的一个第一侧后刀面之间延伸的一个第一侧T形刃带表面，该切削刃包括在该第一侧T形刃带表面与该第一侧的该第一侧后刀面的相交处形成的一个第一侧切削刃，并且该第一侧切削刃具有一个负的轴向前角。
5.如权利要求4所述的残端磨削刀头，其中该T形刃带表面包括在该前导面与该第二侧的一个第二侧后刀面之间延伸的一个第二侧T形刃带表面，该切削刃包括在该第二侧T形刃带表面与该第二侧的该第二侧后刀面的相交处形成的一个第二侧切削刃，并且该第二侧切削刃具有一个负的轴向前角。
6.如权利要求5所述的残端磨削刀头，其中该中央T形刃带表面、该第一侧T形刃带表面以及该第二侧T形刃带表面是连续的。
7.如权利要求5所述的残端磨削刀头，其中该中央切削刃、该第一侧切削刃以及该第二侧切削刃是连续的。
8.一种用于与刀头结合使用的切削镶片，该切削镶片包括：
一个本体，该本体具有一个顶表面、一个前导面、一个相反的尾随面、一个第一侧和一个第二侧；
一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该前导面与该顶表面之间延伸并且在该前导面与该第一侧和第二侧之间延伸；以及
一个切削刃，该切削刃是在该T形刃带表面与该顶表面的相交处以及在该T形刃带表面与该第一侧和第二侧的相交处形成的。
9.如权利要求8所述的切削镶片，其中该切削刃具有一个负的轴向前角。
10.如权利要求8所述的切削镶片，其中该T形刃带表面包括在该前导面与该顶表面的一个后刀面之间延伸的一个中央T形刃带表面，该切削刃包括在该中央T形刃带表面与该顶表面的该后刀面的相交处形成的一个中央切削刃，并且该中央切削刃具有一个负的轴向前角。
11.如权利要求10所述的切削镶片，其中该T形刃带表面包括在该前导面与该第一侧的一个第一侧后刀面之间延伸的一个第一侧T形刃带表面，该切削刃包括在该第一侧T形刃带表面与该第一侧的该第一侧后刀面的相交处形成的一个第一侧切削刃，并且该第一侧切削刃具有一个负的轴向前角。
12.如权利要求11所述的切削镶片，其中该T形刃带表面包括在该前导面与该第二侧的一个第二侧后刀面之间延伸的一个第二侧T形刃带表面，该切削刃包括在该第二侧T形刃带表面与该第二侧的该第二侧后刀面的相交处形成的一个第二侧切削刃，并且该第二侧切削刃具有一个负的轴向前角。
13.如权利要求12所述的切削镶片，其中该中央T形刃带表面、该第一侧T形刃带表面以及该第二侧T形刃带表面是连续的。
14.如权利要求12所述的切削镶片，其中该中央切削刃、该第一侧切削刃以及该第二侧切削刃是连续的。
15.如权利要求12所述的切削镶片，其中该前导面是一个平的表面。
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