DE112018001043T5

DE112018001043T5 - Drehbares Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE112018001043T5
Application number: DE112018001043.0T
Authority: DE
Inventors: Brandon J. Kenno; Nicholas J. Paros; Chad Swope
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-12-05
Also published as: CN110199065B; CN110199065A; WO2018160568A1; US20180245467A1; CA3049987A1; US10465512B2

Abstract

Ein Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, schließt einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf ein. Der Kopf schließt ein Schneidelement an einem axialen vorderen Ende davon, einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement und einen Basisabschnitt an einem axialen hinteren Ende des Kopfes ein. Des Weiteren schließt der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen allgemein zylindrischen Abschnitt ein, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt.

Description

DATEN VERWANDTER ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht gemäß PCT, Artikel 8 die Priorität der US-Patentanmeldung, Seriennr. 15/445,041, eingereicht am 28. Februar 2017, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein ein drehbares Schneidwerkzeug, das für das Aufbohren eines Substrats oder von Bodenschichten wie beispielsweise Asphaltstraßenmaterial, Kohlelager, Mineralformationen und dergleichen geeignet ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das vorgenannte Schneidwerkzeug, wobei das Schneidwerkzeug um seine zentrale Längsachse drehbar ist und am axial vorderen Ende ein superhartes Schneidelement trägt. Das superharte Schneidelement kann aus einem superharten Material hergestellt sein (oder einen Abschnitt davon aus einem superharten Material einschließen). Superharte Materialien, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen unter anderem Materialien wie polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN) ein.
Ein Schneidwerkzeug für die beschriebenen Anwendungen weist in der Regel eine allgemein längliche, zylindrische Geometrie auf. Das Schneidwerkzeug umfasst einen länglichen Schneidwerkzeugkörper, der ein axial vorderes Ende und ein gegenüberliegendes axial hinteres Ende aufweist. Ein hartes Schneidelement oder ein superhartes Schneidelement ist in der Regel an dem axialen vorderen Ende des Schneidwerkzeugkörpers angebracht. Der Schneidwerkzeugkörper trägt in der Regel eine Baugruppe oder Mittel, mit denen das Schneidwerkzeug von einem stationären Block oder Halter auf einer Trommel drehbar getragen wird.
Schneidwerkzeuge können aufgrund der Umgebung, in der sie eingesetzt werden, in vielerlei Hinsicht sehr verschleiß- und ausfallgefährdet sein und müssen häufig ausgetauscht werden. Es wäre daher sehr wünschenswert, ein verbessertes Schneidwerkzeug bereitzustellen, das eine Erhöhung der Nutzungsdauer im Vergleich zu bisher bekannten Schneidwerkzeugen aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung schließt ein Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf ein. Der Kopf schließt ein Schneidelement an einem axialen vorderen Ende davon, einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement und einen Basisabschnitt an einem axialen hinteren Ende des Kopfes ein. Des Weiteren schließt der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen allgemein zylindrischen Abschnitt ein, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt. In einem Gesichtspunkt weist der Kopf ein axiales Längenmaß H, der konvexe Formabschnitt ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Abschnitt ein axiales Längenmaß Y auf, wobei das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75 liegt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung schließt ein Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf ein. Der Kopf schließt Folgendes ein: ein Schneidelement an einem axialen vorderen Ende davon, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine Schicht aus einem superharten Material aufweist, die an dem Substrat haftet; einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement, wobei der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen allgemein zylindrischen Abschnitt einschließt, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt, wobei das Futter ferner einen Sockel an einem axialen vorderen Ende davon einschließt, wobei der Sockel eine Seitenwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen einschließt, die darauf ausgebildet und konfiguriert ist, um mit dem Substrat des Schneidelements zusammenzuwirken, um das Schneidelement an dem Körper des Schneidwerkzeugs anzubringen; und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfes.
Gemäß einem zusätzlichen Gesichtspunkt der Erfindung schließt ein Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf ein. Der Kopf schließt Folgendes ein: ein Schneidelement an einem axialen vorderen Ende davon, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine Schicht aus einem superharten Material aufweist, die an dem Substrat haftet; einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement, wobei der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen allgemein zylindrischen Abschnitt einschließt, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt, wobei das Futter ferner einen Sockel an einem axialen vorderen Ende davon einschließt, wobei der Sockel eine Seitenwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen einschließt, die darauf ausgebildet und konfiguriert ist, um mit dem Substrat des Schneidelements zusammenzuwirken, um das Schneidelement an dem Körper des Schneidwerkzeugs anzubringen; und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfes. In einem Gesichtspunkt weist der Kopf ein axiales Längenmaß H, der konvexe Formabschnitt ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Abschnitt ein axiales Längenmaß Y auf, wobei das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75 liegt.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach einer Durchsicht dieser Beschreibung und der Zeichnungen besser verständlich werden.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 von 1 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3 ist eine Seitenansicht des in 1 dargestellten beispielhaften Futters des Schneidwerkzeugs gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 3A-3A von 3 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3AA ist eine Querschnittsansicht ähnlich 3A, die jedoch ein alternatives Futter gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung darstellt.
3B ist eine Unteransicht von 3 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3C ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Bereich 3C von 3 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3D ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Bereich 3D von 3 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3E ist eine Draufsicht von 3 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3F ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 3F-3F von 3 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
3G ist eine Querschnittsansicht eines Futters gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
4 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts eines zusätzlichen Schneidwerkzeugs gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
4A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 4A-4A von 4 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5A ist eine isometrische Ansicht des zum Beispiel in 3AA dargestellten Futters gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5B ist eine Vorderansicht des Futters von 5A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5C ist eine linke Seitenansicht des Futters von 5A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5D ist eine rechte Seitenansicht des Futters von 5A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5E ist eine Draufsicht des Futters von 5A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5F ist eine Unteransicht des Futters von 5A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
5G ist eine Rückansicht des Futters von 5A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
6A ist eine isometrische Ansicht des zum Beispiel in 3 dargestellten Futters gemäß einem Aspekt der Erfindung.
6B ist eine Vorderansicht des Futters von 6A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
6C ist eine linke Seitenansicht des Futters von 6A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
6D ist eine rechte Seitenansicht des Futters von 6A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
6E ist eine Draufsicht des Futters von 6A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
6F ist eine Unteransicht des Futters von 6A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
6G ist eine Rückansicht des Futters von 6A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7A ist eine isometrische Ansicht eines zusätzlichen Schneidwerkzeugs gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7B ist eine Vorderansicht des Schneidwerkzeugs von 7A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7C ist eine linke Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von 7A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7D ist eine rechte Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von 7A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7E ist eine Vorderansicht des Schneidwerkzeugs von 7A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7F ist eine Vorderansicht des Schneidwerkzeugs von 7A gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.
7G ist eine Rückansicht des Schneidwerkzeugs von 7A6 gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf die Zeichnungen veranschaulichen die 1 bis 2 ein Schneidwerkzeug der Erfindung, das allgemein mit 10 bezeichnet ist. In einem Gesichtspunkt bezieht sich die hierin veranschaulichte Erfindung allgemein auf Werkzeuge zum Straßenabrichten. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung Anwendung bei anderen Arten von Schneidwerkzeugen findet, die in anderen Arten von Schneidvorgängen nützlich sind. Beispielhafte Vorgänge schließen, ohne Einschränkung, Straßenabrichten (oder -fräsen), Kohleabbau, Betonschneiden und andere Arten von Schneidvorgängen ein, bei denen ein Schneidwerkzeug mit einem harten Schneidelement auf ein Substrat trifft (z. B. Bodenschichten, Pflaster, Asphalt-Straßenmaterial, Beton und dergleichen), wobei es das Substrat in Stücke einer Vielfalt von Größen bricht, einschließlich größerer Stücke oder Klumpen und kleinerer Stücke, einschließlich staubähnlicher Partikel. Des Weiteren versteht sich, dass das Schneidwerkzeug 10 der Erfindung, abhängig von der gewünschten Anwendung des Werkzeugs, in verschiedenen Größen und Abmessungen hergestellt werden kann. In einem weiteren Gesichtspunkt bezieht sich der Begriff „Schneidwerkzeug“, wie hierin verwendet, allgemein auf drehbare Schneidwerkzeuge.
Das Schneidwerkzeug 10 weist eine zentrale Längsachse A-A auf. In einem Gesichtspunkt ist das Schneidwerkzeug 10 um die Achse A-A drehbar. In einem weiteren Gesichtspunkt kann das Schneidwerkzeug 10 um die Achse A-A symmetrisch sein. Das Schneidwerkzeug 10 schließt einen länglichen Schneidwerkzeugkörper ein, der allgemein mit 12 bezeichnet ist. In einem Gesichtspunkt weist der längliche Schneidwerkzeugkörper 12 eine allgemein zylindrische Geometrie auf und weist ein axiales vorderes Ende 14 und ein axiales hinteres Ende 16 auf.
Der längliche Schneidwerkzeugkörper 12 schließt einen Kopf oder Kopfabschnitt 18 und einen Schaft oder Schaftabschnitt 20 axial hinter dem Kopf 18 ein. In einem Gesichtspunkt schließt der Schaft 20 eine ringförmige Nut 22 angrenzend an das axiale hintere Ende 16 zur Aufnahme eines Halterings (nicht dargestellt), wie allgemein bekannt, ein. Es versteht sich, dass der Kopf 18 und der Schaft 20 verschiedene Größen, Formen und/oder Konfigurationen gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung aufweisen können.
In einem Gesichtspunkt schließt der Kopf 18 ein Schneidelement 24 an einem axialen vorderen Ende 25 davon, einen Futterabschnitt 26 axial hinter dem Schneidelement 24 und einen Basisabschnitt 28 an einem axialen hinteren Ende 29 des Kopfes 18 ein.
Bezugnehmend auf, zum Beispiel, die 1 bis 3, schließt der Futterabschnitt 26 einen konvexen Formabschnitt 30 und einen allgemein zylindrischen Abschnitt 32 ein, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt 30 an diesen angrenzt. In einem Gesichtspunkt ist der konvexe Formabschnitt 30 allgemein konvex, wobei eine äußere Oberfläche 34 davon allgemein bogenförmig ist und sich von der zentralen Längsachse A-A des Schneidwerkzeugs 10 nach außen krümmt. Des Weiteren weist der allgemein zylindrische Abschnitt 32 eine allgemein zylindrische Form um die Achse A-A auf und schließt eine äußere Oberfläche 33 ein, die allgemein linear und damit allgemein parallel zur Achse A-A ist. In einem weiteren Gesichtspunkt schließt der Futterabschnitt 26 des Kopfes 18 zumindest teilweise ein zementiertes (Kobalt) Wolframkarbidmaterial ein.
Wie in 1 veranschaulicht, weist der Kopf 18 ein axiales Gesamtlängenmaß H auf, der konvexe Formabschnitt 30 des Futterabschnitts 26 weist ein axiales Längenmaß X auf und der allgemein zylindrische Abschnitt 32 des Futterabschnitts 26 weist ein axiales Längenmaß Y auf.
In einem Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,5 Zoll bis etwa 1,0 Zoll liegen. In einem weiteren Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,6 Zoll bis etwa 0,9 Zoll liegen. In einem weiteren Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,7 Zoll bis etwa 0,8 Zoll liegen.
In einem Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß Y im Bereich von etwa 0,05 Zoll bis etwa 0,55 Zoll liegen. In einem weiteren Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß Y im Bereich von etwa 0,1 Zoll bis etwa 0,3 Zoll liegen.
In einem Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß H im Bereich von etwa 1,7 Zoll bis etwa 1,8 Zoll liegen. In einem weiteren Gesichtspunkt kann das axiale Längenmaß H im Bereich von etwa 1,72 Zoll bis etwa 1,78 Zoll liegen.
In einem Gesichtspunkt der Erfindung liegt das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75. In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung liegt das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,6.
In einem Gesichtspunkt der Erfindung kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,5 Zoll bis etwa 1,0 Zoll liegen, das axiale Längenmaß Y kann im Bereich von etwa 0,05 Zoll bis etwa 0,55 Zoll liegen, das axiale Längenmaß H kann im Bereich von etwa 1,7 Zoll bis etwa 1,8 Zoll liegen und das Verhältnis (X+Y)/H liegt im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75 Zoll.
Vorteilhafterweise ermöglicht ein Futterabschnitt 26 mit den hierin angegebenen Abmessungen und/oder Verhältnissen, der zumindest teilweise aus einem zementierten (Kobalt) Wolframkarbidmaterial gebildet ist, dass der Futterabschnitt 26 seine Form und Integrität während des Gebrauchs über einen längeren Zeitraum behält, und trägt dazu bei, den Verschleiß anderer Komponenten des Schneidwerkzeugs 10 wie beispielsweise des Schaftes 20 oder des Blocks/Werkzeughalters (nicht dargestellt) zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs 10 zu verringern.
In einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann der konvexe Formabschnitt 30 des Futterabschnitts 26 einen Radius R aufweisen (siehe z. B. 1). In einem Gesichtspunkt liegt der Radius R im Bereich von etwa 1,2 Zoll bis etwa 1,4 Zoll. In einem weiteren Gesichtspunkt liegt der Radius R im Bereich von etwa 1,25 Zoll bis etwa 1,35 Zoll. Vorteilhafterweise stellt diese Konfiguration mit dem Radius R zum Beispiel die notwendige Struktur und Unterstützung für das Schneidelement 24 bereit. Des Weiteren stellt diese Konfiguration vorteilhafterweise die Möglichkeit bereit, zum Beispiel, die Masse oder Größe des Futterabschnitts 26 für verbesserten Verschleiß zu erhöhen und gleichzeitig eine stromlinienförmige Bauweise für effizientes Schneiden beizubehalten.
In einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung liegt das Verhältnis Y/X (d. h. das Verhältnis des axialen Längenmaßes des allgemein zylindrischen Abschnittes 32 zum axialen Längenmaß des konvexen Formabschnitts 30) im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0. In einem Gesichtspunkt liegt das Verhältnis Y/X im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,6. In einem weiteren Gesichtspunkt liegt das Verhältnis Y/X im Bereich von etwa 0,125 bis etwa 0,3. Vorteilhafterweise stellt diese Konfiguration bezüglich des Verhältnisses Y/X zum Beispiel eine Unterstützung und/oder einen Schutz des Schneidelements 24 während des Schneidens bereit und kann die Momentbelastung des Schaftes 20 reduzieren, was den Verschleiß reduziert und die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs 10 verlängert.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 2 schließt das Schneidelement 24 ein Substrat 38 und eine Schicht aus einem superharten Material 40 ein, die an dem Substrat 38 haftet. Das Substrat 38 des Schneidelements 24 schließt zumindest teilweise ein zementiertes (Kobalt) Wolframkarbidmaterial ein. Die Schicht aus dem superharten Material 40 kann beispielsweise polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PcBN) einschließen. Die Schicht aus superhartem Material 40 kann eine im Allgemeinen konstante Dicke aufweisen und kann auf das Substrat 38 durch eine beliebige bekannte Technik aufgebracht werden, wobei das superharte Material 40 mit der Oberfläche des Substrats 38 verbunden wird. Des Weiteren ist die Schicht aus superhartem Material 40 als eine bestimmte Form aufweisend dargestellt, doch versteht es sich, dass sie andere Formen, Konfigurationen und/oder Dicken aufweisen kann, die für bestimmte Schneidvorgänge gewünscht oder erforderlich sind.
In einem Gesichtspunkt schließt das Substrat 38 des Schneidelements 24 Seitenwände 46 ein, die sich allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung verjüngen. Das Substrat 38 schließt auch eine untere Oberfläche 48 ein.
Bezug nehmend auf die 2, 3, 3A, 3E und 3F schließt der Futterabschnitt 26 einen Sockel 42 an einem axialen vorderen Ende 44 ein, der zur Aufnahme und Anbringung des Schneidelements 24 am Schneidwerkzeugkörper 12 konfiguriert ist. Der Sockel 42 schließt allgemein eine Seitenwand 50 ein, die konfiguriert ist, um mit dem Substrat 38 des Schneidelements 24 zusammenzuwirken und es aufzunehmen. Insbesondere schließt der Sockel 42 Seitenwände 50 ein, die strukturiert und angeordnet sind, um die verjüngten Seitenwände 46 des Substrats 38 des Schneidelements 24 aufzunehmen. In einem Gesichtspunkt verjüngen sich die Seitenwände 50 des Sockels 42 allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung, ähnlich wie bei der Verjüngung der Seitenwände 46 des Substrats 38. Der Sockel 42 kann einen oberen verjüngten Seitenwandabschnitt 51 einschließen, der im gezeigten Beispiel das Substrat 38 nicht kontaktiert, es aber könnte, wenn das Substrat 38 eine andere Form oder Konfiguration aufwiese. Des Weiteren schließt die Buchse 42 eine untere Oberfläche 52 ein, die in einem Beispiel von der unteren Oberfläche 48 des Substrats 38 beabstandet sein kann.
In einem weiteren Gesichtspunkt kann das Schneidelement 24 am Futterabschnitt 26 angebracht werden, indem die Seitenwände 46 des Substrats 38 mit den Seitenwänden 50 des Sockels 42 verlötet werden. Obwohl nicht erforderlich, kann die Lötung auch zwischen der unteren Oberfläche 48 des Substrats 38 und einer unteren Oberfläche 52 des Sockels 42 bereitgestellt werden. Um das Löten zwischen den Seitenwänden 46 des Substrats 38 und den Seitenwänden 50 des Sockels 42 zu verbessern, sind mehrere Vorsprünge 54 bereitgestellt und an der Seitenwand 50 des Sockels 42 ausgebildet (siehe z. B. 3A, 3E, 3F und 3G). Die Vielzahl der Vorsprünge 54 ist allgemein konfiguriert, um mit dem Substrat 38 des Schneidelements 24 zusammenzuwirken, um das Schneidelement 24 an dem Schneidwerkzeugkörper 12 anzubringen. Insbesondere stellen die Vorsprünge 54 eine erhöhte Oberfläche bereit, die sich von der Seitenwand 50 nach außen erstreckt, so dass die Seitenwand 46 des Substrats 38 sie kontaktiert und darauf aufliegt und einen Abstand oder einen Spalt zwischen den Seitenwänden 46 und 50 schafft, so dass das Lot leichter und gleichmäßiger zwischen den Seitenwänden 46 und 50 fließen kann. Des Weiteren können die Vorsprünge 54 für eine genaue Positionierung, z. B. Zentrierung, des Substrats 38 in dem Sockel 42 sorgen.
In einem Gesichtspunkt kann die Vielzahl der Vorsprünge 54 symmetrisch innerhalb des Sockels 42 um die zentrale Längsachse A-A des Schneidwerkzeugs 10 angeordnet sein. Zum Beispiel veranschaulicht 3E, dass ausgewählte Vorsprünge 54 gleichmäßig um 120 Grad beabstandet sein können. Darüber hinaus veranschaulichen die 3A, 3E und 3F, dass ausgewählte Vorsprünge 54 angrenzend an das axiale vordere Ende 44 und andere Vorsprünge 54 im Sockel 42 axial weiter rückwärtig ausgebildet sein können. Es versteht sich, dass andere Konfigurationen und Anordnungen der Vorsprünge 54 gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung vorgesehen sein können.
Es versteht sich, dass das Substrat 38, das Schneidelement 24 und/oder der Sockel 42 unterschiedliche Formen, Größen und Konfigurationen gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung aufweisen können. Zum Beispiel veranschaulicht 3AA eine Schnittansicht ähnlich 3A, die jedoch einen alternativen Futterabschnitt 26a gemäß einem Aspekt der Erfindung mit einem Sockel 42a mit einer oberen verjüngten Seitenwand 51a, einer verjüngten Seitenwand 50a, einer unteren Oberfläche 52a und mit erhöhten Vorsprüngen 54a zeigt. In einem Gesichtspunkt weist der Sockel 42a eine allgemein andere Abmessung, Form und/oder Konfiguration auf als das in 3A gezeigte Beispiel, um ein Schneidelement/Substrat mit anderen Abmessungen, Formen und/oder Konfigurationen aufzunehmen.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3-3D kann der Futterabschnitt 26 zusätzlich zu dem konvexen Formabschnitt 30 und dem allgemein zylindrischen Abschnitt 32 ein rückwärtiges Ende, allgemein mit 36 bezeichnet, einschließen, das axial hinter dem und angrenzend an den allgemein zylindrischen Abschnitt 32 zur Anbringung des Futters 26 an dem Basisabschnitt 28 ist. Es versteht sich jedoch, dass das hintere Ende 36 in unterschiedlichen Formen und Konfigurationen vorgesehen werden kann oder überhaupt nicht erforderlich ist, d. h. der allgemein zylindrische Abschnitt 32 könnte direkt am Basisabschnitt 28 angebracht oder befestigt sein.
Wie in 2 dargestellt, definiert der Basisabschnitt 28 eine Tasche 56, die konfiguriert ist, um mit dem axialen hinteren Ende 36 des Futterabschnitts 26 zusammenzuwirken und dieses aufzunehmen, um den Futterabschnitt 26 an dem Basisabschnitt 28 anzubringen oder zu sichern. In einem Beispiel kann die Tasche 56 ein erstes Segment 58, ein zweites Segment 60 axial hinter dem ersten Segment 58 und einen Boden 62 einschließen. Es versteht sich, dass andere Konfigurationen und Anordnungen für die Tasche 56 gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung vorgesehen sein können.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 2 und 3-3D schließt das hintere Ende 36 des Futterabschnitts 26 in einem Beispiel einen ersten Abschnitt 64, einen zweiten Abschnitt 66 axial hinter dem ersten Abschnitt 64 und einen Bodenabschnitt 68 ein. Es versteht sich, dass andere Konfigurationen und Anordnungen für das hintere Ende 36 gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung vorgesehen sein können. Des Weiteren versteht es sich, dass die Tasche 56 konfiguriert und angeordnet ist, um das hintere Ende 36 aufzunehmen und daran anzubringen.
Insbesondere kann in einem Gesichtspunkt das hintere Ende 36 des Futterabschnitts 26 durch Löten des ersten Abschnitts 64, des zweiten Abschnitts 66 und/oder des Bodenabschnitts 68 an dem ersten Segment 58, dem zweiten Segment 60 und/oder dem Boden 62 der Tasche 56 angebracht oder befestigt werden. Um das beschriebene Löten zu verbessern, ist am ersten Abschnitt 64 des hinteren Endes 36 eine Vielzahl von Vorsprüngen 70 bereitgestellt und ausgebildet (siehe z. B. 3, 3B und 3D). Des Weiteren ist zur weiteren Verbesserung des Lötens eine Vielzahl von Rippen 72 bereitgestellt und auf dem zweiten Abschnitt 66 des hinteren Endes 36 ausgebildet (siehe z. B. 3, 3B und 3C). Allgemein sind die Vorsprünge 70 und/oder Rippen 72 konfiguriert, um mit der Tasche 56 des Basisabschnitts 28 zusammenzuwirken und den Futterabschnitt 26 am Schneidwerkzeugkörper 12 anzubringen. Insbesondere stellen die Vorsprünge 70 und/oder Rippen 72 erhöhte Oberflächen bereit, die sich allgemein vom hinteren Ende 36 nach außen erstrecken, so dass das erste Segment 58 und das zweite Segment 60 die Vorsprünge 70 bzw. die Rippen 72 kontaktieren und einen Abstand oder einen Spalt dazwischen bereitstellen, so dass das Lot leichter und gleichmäßiger zwischen dem hinteren Ende 36 und der Tasche 56 und deren Oberflächen fließen kann. Des Weiteren können die Vorsprünge 70 und/oder Rippen 72 für eine genaue Positionierung, z. B. Zentrierung, des hinteren Endes 36 in der Tasche 56 sorgen.
In einem Gesichtspunkt kann die Vielzahl der Vorsprünge 70 und/oder die Vielzahl der Rippen 72 symmetrisch um einen Umfang des hinteren Endes 36 des Futterabschnitts 26 angeordnet sein (siehe z. B. 3B). Es versteht sich, dass andere Konfigurationen und Anordnungen der Vorsprünge 70 und/oder Rippen 72 gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung vorgesehen sein können.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 4A ist ein Abschnitt eines zusätzlichen Schneidwerkzeugs 110 gemäß Gesichtspunkten der Erfindung dargestellt. Insbesondere sind ein Schaft 120 und ein Basisabschnitt 128 eines Kopfes 118 mit einer Tasche 156 zur Aufnahme eines Futters und Schneidelements dargestellt, ähnlich wie hierin beschrieben, die jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Gemäß einem wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung kann mindestens ein Abschnitt der Basis 128 eine Hartauftragsbehandlung einschließen, um beispielsweise die Gesamtfestigkeit und den Verschleiß zu verbessern. Insbesondere schließt mindestens ein Abschnitt des Basisabschnitts 128 des Kopfes 118 eine Schicht aus einem darauf abgeschiedenen Hartauftragsmaterial 180 ein. In dem in den 4 und 4A dargestellten Beispiel schließt die Schicht aus Hartauftragsmaterial 180 eine Reihe von vertikalen Schwingungsschichten 182 ein, die in Umfangsrichtung um den Basisabschnitt 128 herum gebildet oder abgeschieden und zwischen einer axial vorderen kreisförmigen oder toroidalen Schicht 184 des Hartauftragsmaterials und einer axial hinteren kreisförmigen oder toroidalen Schicht 186 des Hartauftragsmaterials konfiguriert sind.
Die Schicht aus Hartauftragsmaterial 180 kann unter Verwendung von Techniken wie unter anderem einem Plasmaauftragsschweiß(PTA)-Verfahren, abgeschirmten Metall-Lichtbogenschweißen (SMAW), einem Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW), einem Autogenschweißen (OFW), einem thermischen Spritzen oder einem Laserbeschichten aufgebracht werden.
Die 5A bis 5G veranschaulichen weitere Gesichtspunkte des Futterabschnitts 26a. Des Weiteren legen die 5A bis 5G die ornamentale Ausgestaltung des Futterabschnitts 26a gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung dar und veranschaulichen diese.
Die 6A bis 6G veranschaulichen weitere Gesichtspunkte des Futterabschnitts 26. Des Weiteren legen und veranschaulichen die 6A bis 6G die ornamentale Ausgestaltung des Futterabschnitts 26 gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung dar.
Die 7A bis 7G veranschaulichen ferner ein Schneidwerkzeug 210 gemäß der Erfindung. In einem Gesichtspunkt beinhaltet das Schneidwerkzeug 210 Gesichtspunkte des Schneidwerkzeugs 110, wie hierin beschrieben und veranschaulicht. Des Weiteren legen und veranschaulichen die 7A bis 7G die ornamentale Ausgestaltung des Schneidwerkzeugs 210 gemäß den Gesichtspunkten der Erfindung dar.
Während vorstehend bestimmte Gesichtspunkte der Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben wurden, wird es für den Fachmann klar ersichtlich sein, dass zahlreiche Variationen der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, wobei das Schneidwerkzeug Folgendes umfasst: einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf; wobei der Kopf ein Schneidelement an einem axialen vorderen Ende davon, einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement und einen Basisabschnitt an einem axialen hinteren Ende des Kopfes einschließt; wobei der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen im Allgemeinen zylindrischen Abschnitt einschließt, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt; und wobei der Kopf ein axiales Längenmaß H, der konvexe Formabschnitt ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Abschnitt ein axiales Längenmaß Y aufweist, wobei das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75 liegt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,5 Zoll bis etwa 1,0 Zoll liegt, das axiale Längenmaß Y im Bereich von etwa 0,05 Zoll bis etewa 0,55 Zoll liegt und das axiale Längenmaß H im Bereich von etwa 1,7 Zoll bis etwa 1,8 Zoll liegt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei der konvexe Formabschnitt des Futterabschnitts einen Radius R im Bereich von etwa 1,2 Zoll bis etwa 1,4 Zoll aufweist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis Y/X im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0 liegt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt des Basisabschnitts des Kopfes eine Schicht aus einem darauf abgeschiedenen Hartauftragsmaterial einschließt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei der Polsterabschnitt einen Sockel an einem axialen vorderen Ende davon einschließt, wobei das Schneidelement am Schneidwerkzeugkörper innerhalb des Sockels angebracht ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine Schicht aus einem superharten Material einschließt, die an dem Substrat haftet.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, wobei die Schicht aus superhartem Material polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PcBN) einschließt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, wobei das Substrat des Schneidelements sich allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung verjüngt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 9, wobei der Sockel Seitenwände einschließt, die zur Aufnahme des verjüngten Substrats des Schneidelements konfiguriert sind.
Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, wobei das Schneidwerkzeug Folgendes umfasst: einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf, wobei der Kopf Folgendes einschließt: ein Schneidelement an einem axial vorderen Ende davon, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine Schicht aus einem superharten Material aufweist, die an dem Substrat haftet; einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement, wobei der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen allgemein zylindrischen Abschnitt einschließt, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt, wobei das Futter ferner einen Sockel an einem axialen vorderen Ende davon einschließt, wobei der Sockel eine Seitenwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen einschließt, die darauf ausgebildet und konfiguriert ist, um mit dem Substrat des Schneidelements zusammenzuwirken, um das Schneidelement an dem Körper des Schneidwerkzeugs anzubringen; und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfes.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 11, wobei die Schicht aus superhartem Material des Schneidwerkzeugs polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PcBN) einschließt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 12, wobei das Substrat des Schneidelements sich allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung verjüngt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 13, wobei sich die Seitenwand des Sockels allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung verjüngt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 14, wobei das verjüngte Substrat des Schneidelements an die verjüngte Seitenwand des Sockels angelötet ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl von Vorsprüngen symmetrisch innerhalb des Sockels um die zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs angeordnet ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 11, wobei das Substrat des Schneidelements und/oder der Futterabschnitt des Kopfes zumindest teilweise ein zementiertes (Kobalt) Wolframkarbidmaterial einschließt.
Schneidwerkzeug, das um eine zentrale Längsachse des Schneidwerkzeugs drehbar und zum Aufbohren eines Substrats konfiguriert ist, wobei das Schneidwerkzeug Folgendes umfasst: einen länglichen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopf und einem Schaft axial hinter dem Kopf, wobei der Kopf Folgendes einschließt: ein Schneidelement an einem axial vorderen Ende davon, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine Schicht aus einem superharten Material aufweist, die an dem Substrat haftet; einen Futterabschnitt axial hinter dem Schneidelement, wobei der Futterabschnitt einen konvexen Formabschnitt und einen allgemein zylindrischen Abschnitt einschließt, der axial hinter dem konvexen Formabschnitt an diesen angrenzt, wobei das Futter ferner einen Sockel an einem axialen vorderen Ende davon einschließt, wobei der Sockel eine Seitenwand mit einer Vielzahl von Vorsprüngen einschließt, die darauf ausgebildet und konfiguriert ist, um mit dem Substrat des Schneidelements zusammenzuwirken, um das Schneidelement im Sockel anzuordnen; und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfes; und wobei der Kopf ein axiales Längenmaß H, der konvexe Formabschnitt ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Abschnitt ein axiales Längenmaß Y aufweist, wobei das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75 liegt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 18, wobei mindestens ein Abschnitt des Basisabschnitts des Kopfes eine Schicht aus einem darauf abgeschiedenen Hartauftragsmaterial einschließt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 18, wobei das Substrat des Schneidelements sich allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung verjüngt, die Seitenwand des Sockels sich allgemein in der axialen rückwärtigen Richtung verjüngt und das verjüngte Substrat des Schneidelements an die verjüngte Seitenwand des Sockels angelötet ist.