DE102014105397A1

DE102014105397A1 - Flachfräser-Bohreinsatz mit Schneideinsatz mit Kantenvorbereitung

Info

Publication number: DE102014105397A1
Application number: DE102014105397.4A
Authority: DE
Inventors: Nicholas J. Paros; Stephen M. George; Glenn W. Sheffler; Don C. Rowlett
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2014-10-30
Also published as: US20140319897A1; AU2014201762A1; AU2014201762B2; CN104121021B; CN104121021A; US9303511B2

Abstract

Ein Flachfräser-Bohreinsatz zum Eingreifen zum Beispiel in ein Erdschichtmaterial weist einen nicht drehbaren Schaftabschnitt, einen Kopfabschnitt, der einstückig mit dem nicht drehbaren Schaftabschnitt ausgebildet ist und einen Spitzenbereich aufweist, der distal von dem nicht drehbaren Schaftabschnitt angeordnet ist, und einen Schneideinsatz auf, der an dem Spitzenbereich des Kopfabschnitts angebracht ist. Der Schneideinsatz weist einen Körper mit einer abgeschrägten vorderen Fläche, eine obere Oberfläche mit einer Reliefoberfläche, eine T-Anlagenoberfläche, die sich zwischen der abgeschrägten vorderen Fläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche erstreckt, und eine Schneidkante, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche ausgebildet ist, auf.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Ausgrabungswerkzeug wie zum Beispiel einen Fräserbohreinsatz, der zum Schneiden durch mehrere Erdschichten und andere Materialien verwendet werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Flachfräser-Bohreinsatz mit einem Schneideinsatz mit Kantenvorbereitung.
Verschiedene Arten von Schneidanordnungen mit Fräserbohreinsatz werden für den Bergbau, Bau und zugehörige Abläufe verwendet, wobei die Fräserbohreinsätze üblicherweise einen Schaft zum Einführen in einen Werkzeughalter aufweisen, sowie einen nach vorne gerichteten Arbeitsabschnitt am Schaft zum Eingreifen in die Erdschicht, z. B. Kohle oder Mineralformationen oder in andere natürliche Materialien oder dergleichen. Ein einzelner Einsatz, der aus einem harten, verschleißfesten Material hergestellt ist, ist an dem nach vorne gerichteten Arbeitsabschnitt zum Schneiden in die Erdschicht und zum Verbessern der Lebensdauer des Fräserbohreinsatzes beim Entfernen des Materials bereitgestellt.
Ein Beispiel einer Schneidanordnung mit Fräserbohreinsätzen, die für Bergbau- und Bauabläufe verwendet werden, ist ein Flachfräserwerkzeug. Diese Arten von Schneidwerkzeugen weisen normalerweise mehrere Fräserbohreinsätze auf, die auf einer drehbaren Scheibe, Spanfläche, Kette, Walze oder Trommel angebracht sind, wobei jeder Fräserbohreinsatz einen im Wesentlichen flachen Schneideinsatz aus einem harten Material aufweist. Diese im Wesentlichen flachen Schneideinsätze werden an dem nach vorne gerichteten Arbeitsende der Fräserbohreinsätze befestigt. Es wurde jedoch aufgrund der Form und Konfiguration der im Wesentlichen flachen Schneideinsätze festgestellt, dass die Schneideinsätze nicht gleichmäßig verschleißen. Dieser ungleichmäßige Verschleiß senkt die allgemeine Nutzungsdauer von Schneideinsätzen. Insbesondere weisen die Schneidkanten der im Wesentlichen flachen Schneideinsätze die Tendenz auf, aufgrund der Form der Schneidkante abzubrechen oder während der Verwendung durchzubrechen.
Dementsprechend wäre es wünschenswert, verbesserte Schneidwerkzeuge zum Überwinden der Einschränkungen und Nachteile solcher bekannter Werkzeuge bereitzustellen. Außerdem wäre es wünschenswert, verbesserte Fräserbohreinsätze bereitzustellen, welche die Einschränkungen und Nachteile der bekannten Fräserbohreinsätze überwinden und während des Betriebs einen verbesserten Verschleiß und Wirksamkeit bereitstellen. Des Weiteren wäre es wünschenswert, verbesserte Schneideinsätze für Fräserbohreinsätze bereitzustellen, welche die Einschränkungen und Nachteile bekannter Schneideinsätze überwinden und während des Betriebs einen verbesserten Verschleiß und Wirksamkeit bereitstellen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Flachfräser-Bohreinsatz zum Eingreifen zum Beispiel in ein Erdschichtmaterial einen nicht drehbaren Schaftabschnitt, einen Kopfabschnitt, der einstückig mit dem nicht drehbaren Schaftabschnitt ausgebildet ist und einen Spitzenbereich aufweist, der distal von dem nicht drehbaren Schaftabschnitt angeordnet ist, und einen Schneideinsatz auf, der an dem Spitzenbereich des Kopfabschnitt befestigt ist. Der Schneideinsatz weist einen Körper mit einer abgeschrägten vorderen Fläche, eine obere Oberfläche mit einer Reliefoberfläche, eine T-Anlagenoberfläche, die sich zwischen der abgeschrägten vorderen Fläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche erstreckt, und eine Schneidkante, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche ausgebildet ist, auf.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Schneideinsatz für die Verwendung in Verbindung mit dem Fräserbohreinsatz zum Eingreifen zum Beispiel in ein Erdschichtmaterial einen Körper mit einer abgeschrägten vorderen Fläche, eine obere Oberfläche mit einer Reliefoberfläche, eine T-Anlagenoberfläche, die sich zwischen der abgeschrägten vorderen Fläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche erstreckt, und eine Schneidkante, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche, ausgebildet ist, auf.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun aus der Prüfung dieser Spezifikation und den Zeichnungen vollständig verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen: 1 eine auseinandergezogene isometrische Ansicht eines Fräserbohreinsatzes, z. B. eines Flachfräser-Bohreinsatzes gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2 eine Vorderansicht eines Schneideinsatzes zur Verwendung mit dem Fräserbohreinsatzes aus 1 gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2A eine Schnittansicht entlang der Linie 2A-2A aus 2 gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung;
3 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes aus 2 gemäß einem Aspekt der Erfindung;
4 eine Draufsicht auf den Schneideinsatz aus 2 und 3 gemäß einem Aspekt der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung dient der Darstellung verschiedener Aspekt der Erfindung und bezweckt in keinem Fall die Einschränkung des Schutzbereiches und Umfangs der Erfindung.
Mit Bezug auf 1 bis 4 sind ein Fräserbohreinsatz, z. B. in Form eines Flachfräser-Bohreinsatzes, der allgemein mit der Nummer 110 versehen ist, und ein Schneideinsatz, der allgemein mit der Nummer 122 versehen ist und zur Verwendung damit dient, dargestellt. Der Radialfräser-Bohreinsatz 110 weist einen Schaftabschnitt 112 auf, der nicht drehbar ist, d. h. der Schaftabschnitt 112 dreht sich während des Betriebs nicht, sobald der Radialfräser-Bohreinsatz 110 durch Einsetzen in den Schaftabschnitt 112 des Radialfräserwerkzeugs 110 in eine Werkzeughalterbasis (nicht dargestellt) eingebaut worden ist. In einem Aspekt weist der Schaftabschnitt 112 einen im Allgemeinen nicht kreisförmigen Querschnitt auf, z. B. einen im Allgemeinen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt.
Der Radialfräser-Bohreinsatz 110 weist ein nach vorne gerichtetes Arbeitsende auf, das einen Kopfabschnitt 114 aufweist, der einstückig mit dem Schaftabschnitt 112 ausgebildet ist und einen Spitzenbereich 116 aufweist, der distal von dem Schaftabschnitt 112 angeordnet ist. Der Schneideinsatz 122 ist an dem Spitzenbereich 116 des Kopfabschnitts 114 angebracht. Der Schneideinsatz 122 ist typischerweise oder innerhalb einer an dem Spitzenbereich 116 des Kopfabschnitts 114 definierten Aushöhlung 117 angebracht oder darin befestigt, zum Beispiel durch mechanisches Befestigen oder auf andere Weise durch Hartlöten, Kleben oder Presspassung unter Verwendung herkömmlicher Zusammensetzungen und Techniken, die einem Fachmann bekannt sind.
Der Schneideinsatz 122 ist zum Beispiel aus einem zementierten Wolframcarbid hergestellt, das eine Mischung aus Kobalt und Wolframcarbid ist. Andere superharte, verschleißfeste Materialien wie Polykristalldiamant, Keramik oder Cermet können als Ergänzung und/oder Ersatz verwendet werden. Zum Beispiel können chromcarbidbeschichtete Metalle und andere Cermete, bei denen Titancarbid oder Vanadiumcarbid dem Wolframcarbid zugegeben wird, Kandidaten für Einsatzmaterialien gemäß den Aspekten der Erfindung sein. Alternative Keramiken für solche Anwendungen sind Glasvarietäten auf Aluminiumbasis, Siliciumbasis und Zirconiumbasis. Noch andere Alternativen für Einsatzmaterialien sind kubische, feuerfeste Übergangsmetallcarbide oder andere bekannte oder darauf folgend entwickelte Materialien, die härter als das Grundmaterial sind. Auch können Beschichtungen der Einsätze wie PVD- oder CVD-Beschichtungen verwendet werden.
In einem Aspekt wird der Schneideinsatz 122 zum Beispiel mit einem Pulvermetallurgieverfahren unter Verwendung einer Presse hergestellt, die aus einem Stempel und einer oberen und unteren Ramme/Stanze zum Pressen der vollständigen Form bestehen. Teile können zu der fertigen Form gepresst werden und oder per Nass-/Trockendruckstrahlen verändert werden, oder über Diamantengrund- oder andere Materialformverfahren wie Erodieren, EDG, Grünbearbeitung, Laserablation zu ihren endgültigen Formen verarbeitet werden. Vorteilhaft stellt die Erfindung das Bewegen der kritischen Schneidkante des Einsatzes aus der Überschneidung des Stempel- und Rammengehäuses während der Herstellung bereit. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die kritische Schneidkante nunmehr vollständig in der Ramme/Stanze ausgebildet. Dies verhindert, dass sich der Grat auf der Schneidkante bildet. Der Grat ist nicht wünschenswert, weil er zum Beispiel ein Spannungskonzentrator ist. Man wird zu schätzen wissen, dass diese und andere Aspekte der Erfindung wie hierin beschrieben, zu der gewünschten Kantenvorbereitung (Schneidkante) für den Schneideinsatz beitragen.
Der Schneideinsatz 122 weist einen Schneideinsatzkörper auf, der allgemein mit 124 versehen ist, der eine obere Oberfläche 126, eine untere Oberfläche 128, einen ersten Seitenabschnitt 134 und einen zweiten Seitenabschnitt 136 aufweist. Der Schneideinsatzkörper 124 weist auch eine abgeschrägte oder schräge vordere Fläche 140 und einen gegenüberliegenden nach hinten gerichteten oder hinteren Seitenabschnitt 142 auf. In einem Aspekt ist die abgeschrägte vordere Fläche 140 allgemein planar und allgemein an einem oberen Abschnitt 143 des Körpers 124 angeordnet. In einem anderem Aspekt weist der Körper 124 auch einen unteren Abschnitt 145 auf, der eine allgemein kreisförmige Querschnittsform oder -ausgestaltung aufweist.
Die obere Oberfläche 126 des Schneideinsatzes 122 weist eine Reliefoberfläche 144 auf. In einem Aspekt erstreckt sich die Reliefoberfläche 144 zum hinteren bzw. nachlaufenden Seitenabschnitt 142 des Schneideinsatzes 122. In einem anderen Aspekt erstreckt sich die Reliefoberfläche 144 bis zum hinteren bzw. nachlaufenden Seitenabschnitt 142 hin.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Schneideinsatz 122 eine Kantenvorbereitung wie eine T-Anlagenoberfläche auf, die allgemein mit 148 versehen ist, die sich im Allgemeinen zwischen mindestens einem Abschnitt der abgeschrägten vorderen Fläche 140 und der Reliefoberfläche 144 der oberen Oberfläche 126 erstreckt. In einem Aspekt erstreckt sich die T-Anlagenoberfläche 148 zwischen der Länge der abgeschrägten vorderen Fläche 140 und der Reliefoberfläche 144. In einem anderen Aspekt grenzt die T-Anlagenoberfläche 148 an die abgeschrägte vordere Fläche 140 an. In noch einem anderen Aspekt grenzt die T-Anlagenfläche 148 an die Reliefoberfläche 144 an. Man wird zu schätzen wissen, dass die T-Anlagenoberfläche 148 eine planare Oberfläche oder andere als planare Oberfläche sein kann, wie zum Beispiel eine verrundete oder gekrümmte, d. h. nicht planare T-Anlagenoberfläche.
Der Schneideinsatz 122 weist ferner eine Schneidkante 150 auf, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche 148 und der Reliefoberfläche 144 der oberen Oberfläche 126 ausgebildet ist. In einem Aspekt ist die Schneidkante 150 verrundet. In einem anderen Aspekt kreuzen sich die abgeschrägte vordere Fläche 140 und die T-Anlagenoberfläche 148 zur Ausbildung einer verrundeten Vorderkante 141.
Die Konfiguration mit der Schneidkante 150, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche 148 und der Reliefoberfläche 144 ausgebildet ist, stellt eine Schneidkante 150 bereit, die einen negativen axialen Spanwinkel R aufweist (siehe z. B. 2A). In einem Aspekt liegt der negative axiale Spanwinkel R in dem Bereich von etwa 10 Grad bis etwa 60 Grad. In einem spezifischen Beispiel beträgt der Spanwinkel R aus 2A etwa minus 55 Grad.
Die T-Anlagenoberfläche 148 ist in Bezug auf die Reliefoberfläche 144 in einem Winkel X angeordnet (siehe z. B. 2A). Der Winkel X kann als ein Freiwinkel in Bezug auf oder bezüglich der Schneidkante 150 bezeichnet werden. In einem Aspekt ist die T-Anlagenoberfläche 148 in Bezug auf die Reliefoberfläche 144 in einem Winkel X angeordnet, der größer als 90 Grad ist. In einem spezifischen Beispiel beträgt der Winkel X aus 2A etwa 115 Grad.
In einem anderen Aspekt kann die T-Anlagenoberfläche 148 eine Breite W von etwa 0,002 Inch bis etwa 0,090 Inch aufweisen (siehe z. B. 2A). In einem spezifischen Beispiel beträgt die Breite W etwa 0,020 Inch.
Man wird zu schätzen wissen, dass die Konfiguration der T-Anlage 148, Schneidkante 150, negativen axialen Spanwinkel R und/oder Freiwinkel X einzeln und/oder in Kombination vorteilhaft einen scharfen Übergang für die Schneidkante 150 vermeiden, um die Wahrscheinlichkeit eines Durch- oder Abbrechens der Schneidkante 150 während des Betriebs des Fräserbohreinsatzes 110 zu reduzieren oder zu minimieren. Zudem ist die T-Anlage 148 konfiguriert, die Schneidkräfte entlang der Schneidkante 150 umzuleiten, um die Scherspannung entlang der Schneidkante 150 zu reduzieren.
Wenngleich besondere Aspekte dieser Erfindung oben aus Darstellungszwecken beschrieben wurden, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass unzählige Variationen der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen definiert abzuweichen.

Claims

Flachfräser-Bohreinsatz, wobei der Flachfräser-Bohreinsatz Folgendes umfasst: einen nicht drehbaren Schaftabschnitt; einen Kopfabschnitt, der einstückig mit dem nicht drehbaren Schaftabschnitt ausgebildet ist und einen Spitzenbereich aufweist, der distal von dem nicht drehbaren Schaftabschnitt angeordnet ist; und einen Schneideinsatz, der an dem Spitzenbereich des Kopfabschnitts befestigt ist, wobei der Schneideinsatz Folgendes umfasst: einen Körper mit einer abgeschrägten vorderen Fläche; eine obere Oberfläche mit einer Reliefoberfläche; eine T-Anlagenoberfläche, die sich zwischen der abgeschrägten vorderen Fläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche erstreckt; und eine Schneidkante, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche ausgebildet ist.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 1, wobei die Schneidkante einen negativen axialen Spanwinkel aufweist.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 2, wobei der negative axiale Spanwinkel im Bereich von etwa 10 Grad bis etwa 60 Grad liegt.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 2, wobei die T-Anlagenoberfläche in Bezug zu der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche in einem Winkel von mehr als 90 Grad positioniert ist.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 1, wobei die abgeschrägte vordere Fläche planar ist.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 1, wobei die Schneidkante dort, wo sich die T-Anlagenoberfläche mit der Reliefoberfläche kreuzt, verrundet ist.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 1, wobei die T-Anlagenoberfläche eine Breite von etwa 0,002 Inch bis etwa 0,090 Inch aufweist.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 1, wobei sich die abgeschrägte vordere Fläche auf einem oberen Abschnitt des Körpers befindet.
Flachfräser-Bohreinsatz nach Anspruch 8, wobei der Körper außerdem einen unteren Abschnitt umfasst, der einen allgemein kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Schneideinsatz für die Verwendung in Verbindung mit einem Fräserbohreinsatz, wobei der Schneideinsatz Folgendes umfasst: einen Körper mit einer abgeschrägten vorderen Fläche; eine obere Oberfläche mit einer Reliefoberfläche; eine T-Anlagenoberfläche, die sich zwischen der abgeschrägten vorderen Fläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche erstreckt; und eine Schneidkante, die an der Überschneidung der T-Anlagenoberfläche und der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche ausgebildet ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 10, wobei die Schneidkante einen negativen axialen Spanwinkel aufweist.
Schneideinsatz nach Anspruch 11, wobei der negative axiale Spanwinkel im Bereich von etwa 10 Grad bis etwa 60 Grad liegt.
Schneideinsatz nach Anspruch 11, wobei die T-Anlagenoberfläche in Bezug zu der Reliefoberfläche der oberen Oberfläche in einem Winkel von mehr als 90 Grad positioniert ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die abgeschrägte vordere Fläche planar ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die Schneidkante dort, wo sich die T-Anlagenoberfläche mit der Reliefoberfläche kreuzt, verrundet ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die T-Anlagenoberfläche eine Breite von etwa 0,002 Inch bis etwa 0,090 Inch aufweist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei sich die abgeschrägte vordere Fläche auf einem oberen Abschnitt des Körpers befindet.
Schneideinsatz nach Anspruch 17, wobei der Körper außerdem einen unteren Abschnitt umfasst, der einen allgemein kreisförmigen Querschnitt aufweist.