PL217584B1 - Narzędzie krusząco-kopiące - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy narzędzia krusząco-kopiącego. W szczególności niniejszy wynalazek dotyczy narzędzia krusząco-kopiącego z końcówką roboczą zawierającą wkładkę z węglika spiekanego, gniazdo przeznaczone na tę wkładkę zawierające wystające ściany boczne oraz pierścień wykonany z materiału twardszego niż korpus narzędzia, usytuowany promieniowo na zewnątrz wystających ścian bocznych, przy czym wkładka, ściany boczne oraz pierścień są rozmieszczone w schodkowej konfiguracji rozciągającej się do tyłu.

Narzędzia do kruszenia lub kopania z wkładkami roboczymi z twardego metalu wytwarzane są w konfiguracjach, odznaczających się niskim zużyciem energii dla danej wydajności roboczej. Pomimo, że przednia końcówka wkładki przeznaczona jest do tego, aby wykonywała działanie tnące lub kruszące w tych niskoenergetycznych narzędziach, jeśli korpus wystawiony na działanie udarowe lub ścieranie w trakcie pracy wykonany jest z materiału bardziej miękkiego, korpus taki ulega zużyciu i uszkodzeniu. Jednym z rezultatów tego zużycia i uszkodzenia jest osłabienie mocowania wkładki. Narzędzie ulega wówczas przedwczesnej awarii, ze względu na wypadnięcie wkładki.

Obecnie brak jest kilofa tego rodzaju przydatnego do warunków twardego wycinania (na przykład drążenie tuneli, kopanie rowów i inne). Nakładki oferują ochronę stali, ale nie mają tendencji do pozostawania na swoich stalowych korpusach w trudnych warunkach. W jednym ze znanych narzędzi umieszczony jest pierścień usytuowany na przedniej powierzchni korpusu. Jednak osiowe położenie pierścienia na wkładce utrudnia penetrację ze względu na stępianie się końcówki. Stępione kilofy wytwarzają nadmierne ilości pyłu, zużywają zbyt wiele energii, wytwarzają więcej ciepła i generują duże wibracje.

Patent europejski nr EP 1 543 217 ujawnia rozwiązanie techniczne, w którym krawędź przejścia oraz osiowo najbardziej wysunięta do przodu powierzchnia ścian bocznych rozciągająca się schodkowo wzdłuż osi narzędzia do tyłu. Narzędzie tnące według patentu europejskiego nr EP 1 543 217 stanowi narzędzie o zwiększonej wytrzymałości w zastosowaniach do bardziej miękkich materiałów, takich jak asfalt. W przypadku cięcia materiałów stosunkowo miękkich, o trwałości narzędzia nie decyduje zużycie ostrza, ale jej oprawy. W narzędziu tnącym według patentu europejskiego nr EP 1 543 217 zastosowano twardy pierścień osłonowy, który chroni oprawę przede zniszczeniem. Ujawnienie patentu europejskiego nie wspomina, ani nie sugeruje rozwiązania technicznego w postaci narzędzia tnącego, które można stosować do materiałów twardych.

Istnieje zapotrzebowanie na narzędzie krusząco-kopiące, które dawałoby korzyści wynikające z nakładki oraz siłę trzymania wkładki i było przydatne w najbardziej trudnych warunkach, wydłużając żywotność narzędzia. Ponadto, zminimalizowane powinno być stępianie się narzędzia w celu uzyskania lepszej wydajności.

Narzędzie krusząco-kopiące według wynalazku zawiera korpus, który ma koniec montażowy i koniec roboczy oraz powierzchnię gniazda na końcu roboczym, która zawiera wgłębienie i wystające wzdłuż osi narzędzia ściany boczne uformowane integralnie z korpusem, ponadto narzędzie ma wkładkę zamontowaną wewnątrz wgłębienia, która na najbardziej wysuniętym osiowo do przodu krańcu ma końcówkę oraz stożkowo zbieżną powierzchnię przednią i powierzchnię boczną oraz krawędź przejściową na przecięciu powierzchni przedniej i powierzchni bocznej, przy czym narzędzie zawiera również pierścień usytuowany promieniowo na zewnątrz wystających ścian bocznych, który jest uformowany z materiału twardszego niż korpus narzędzia. Krawędź przejściowa oraz osiowo najbardziej wysunięta do przodu powierzchnia ścian bocznych i osiowo najbardziej wysunięta do przodu powierzchnia pierścienia rozciągają się schodkowo wzdłuż osi narzędzia do tyłu.

Narzędzie według wynalazku charakteryzuje się tym, że usytuowana osiowo najbardziej z tyłu powierzchnia wkładki znajduje się w osiowej odległości L od końcówki wkładki, zaś usytuowana osiowo najbardziej z przodu powierzchnia pierścienia znajduje się w odległości D od końcówki wkładki, gdzie 0,5 L < D < 0,9 L.

W korzystnym wariancie, 0,5 L < D < 0,8 L.

Również korzystnie, usytuowana osiowo najbardziej z tylu powierzchnia pierścienia znajduje się w osiowej odległości d od końcówki wkładki, gdzie d jest większe od D i d jest mniejsze niż L, zaś pierścień stanowi promieniowo najbardziej zewnętrzny element narzędzia w obszarze wyznaczonym przez różnicę odległości d i D.

W korzystnym wariancie, 0,5 L < D < 0,8 L oraz d < 0,9 L.

PL 217 584 B1

Promieniowa grubość ścian bocznych może wynosić maksymalnie Is, promieniowa grubość pierścienia może maksymalnie wynosić I_r, zaś I_r korzystnie spełnia warunek I_r > I_s.

Krawędź przejściowa, jak również promieniowo najbardziej zewnętrzna część osiowo najbardziej z przodu usytuowanej powierzchni ścian bocznych i promieniowo najbardziej zewnętrzna część osiowo najbardziej z przodu usytuowanej powierzchni pierścienia, korzystnie są rozmieszczone na obwiedni balistycznej narzędzia.

Korzystnie, obwiednia balistyczna tworzy kąt wynoszący nie więcej niż około 60 stopni.

Wkładka może być zamontowana we wgłębieniu z pełnym lutowaniem twardym.

Należy rozumieć, że zarówno powyższy opis ogólny, jak i następujący dalej opis szczegółowy mają charakter wyłącznie przykładowy i wyjaśniający i mają w zamierzeniu służyć objaśnieniu zastrzeganego wynalazku.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym podobnymi odnośnikami oznaczono podobne elementy. Fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przykładu wykonania narzędzia krusząco-kopiącego, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny narzędzia krusząco-kopiącego z fig. 1, ukazujący wybrane elementy w widoku rozłożonym, fig. 3 przedstawia powiększony przekrój poprzeczny końca roboczego narzędzia krusząco-kopiącego z fig. 1, a fig. 4 przedstawia widok z boku przykładu wykonania końca roboczego narzędzia kruszącego-kopiącego.

Przykłady wykonania narzędzi krusząco-kopiących zawierają wkładkę na końcu roboczym oraz montażowe elementy na końcu montażowym, jak na przykład tuleja ustalająca lub zacisk ustalający. Wkładki te są wykonane z twardego materiału, na przykład węglika spiekanego.

Figura 1 przedstawia przekrój poprzeczny przykładu wykonania narzędzia 2 krusząco-kopiącego. Przykładowe narzędzie 2 krusząco-kopiące zawiera korpus 4 obejmujący koniec montażowy 6 oraz koniec roboczy 8 rozmieszczone wzdłuż osi 10. Powierzchnia gniazda 12 znajduje się na końcu roboczym 8. Powierzchnia gniazda 12 zawiera wgłębienie 14 oraz osiowo wystające ściany boczne 16. Ściany boczne 16 są uformowane integralnie z korpusem 14 z wykorzystaniem odpowiednich środków, jak na przykład obróbka skrawaniem lub połączenie formowania zgrubnego, na przykład przez odlewanie czy kucie, a także obróbki skrawaniem. Ściany boczne 16 obejmują powierzchnię przednią 18, która jest zasadniczo prostopadła do osi 10.

Wkładka 20 zamontowana jest wewnątrz wgłębienia 12. Przykład wykonania wkładki 20 zawiera końcówkę 22 na końcu 24 usytuowanym osiowo najbardziej z przodu, stożkowo zbieżną powierzchnię przednią 26, powierzchnię boczną 28 oraz krawędź przejściową 30 na przecięciu powierzchni przedniej 26 i powierzchni bocznej 28.

Pierścień 40 usytuowany jest promieniowo na zewnątrz wystających ścian bocznych 16. Pierścień 40 jest promieniowym najbardziej zewnętrznym elementem w tym sensie, że nie ma innej części korpusu 4, która byłaby usytuowana promieniowo na zewnątrz od średnicy zewnętrznej pierścienia 40. Przykład wykonania pierścienia 40 obejmuje powierzchnię przednią 42, która jest zasadniczo prostopadła do osi 10. Przykład wykonania pierścienia 40 jest wykonany z materiału twardszego niż materiał tworzący korpus narzędzia, to znaczy twardszego niż stal korpusu 4, a w szczególności twardszego niż materiał tworzący wystające ściany boczne 16.

Rozmaite elementy narzędzia 2 krusząco-kopiącego, jak na przykład powierzchnia gniazda 12, wgłębienie 14 oraz osiowo wystające ściany boczne 16 są bardziej wyraźnie pokazane na fig. 2, która przedstawia przekrój poprzeczny narzędzia 2 krusząco-kopiącego z fig. 1 w stanie rozłożonym. Na fig. 2 przedstawiono także powierzchnię gniazda 44 przeznaczoną dla pierścienia 40. Jak widać na fig. 2, powierzchnie gniazd 12 stanowią ciągłe wgłębienie, które stanowi wzmocnione oparcie dla wkładki 20 wobec prostopadłych do osi 10 sił poprzecznych. Ponadto, ciągłe wgłębienie daje korzystny rozpływ materiału spawalniczego w trakcie montowania wkładki 20.

Przykłady wykonania narzędzia krusząco-kopiącego mogą być zawarte w maszynie do usuwania materiału. Do przykładów maszyn do usuwania materiału należą maszyny do kopania podziemnego, kopania powierzchniowego, kopania rowów, wyrównywania dróg i/lub meliorowania. Na przykład, maszyna do usuwania materiału zawiera element obrotowy oraz jedno lub więcej narzędzi kruszącokopiących zamontowanych na elemencie obrotowym. Rozmieszczenie wkładki 20, ścian bocznych 16 oraz pierścienia 40 jest takie, że materiał usuwany przez działanie narzędzia 2, polegające na kruszeniu lub kopaniu, korzystnie jest przenoszony na zewnątrz i na boki narzędzia 2. W takich warunkach usunięty materiał może powodować zużywanie się powierzchni narzędzia. W celu wydłużenia żywotności narzędzia 2 według wynalazku, krawędź przejściowa 30 oraz usytuowana osiowo najbardziej na zewnątrz powierzchnia 18, 42 każdej ze ścian bocznych 16 i pierścienia 40 są rozmieszczone schod4

PL 217 584 B1 kowo wzdłuż osi narzędzia do tyłu. W trakcie pracy usunięty materiał będzie zbierał się na powierzchniach tej schodkowej konfiguracji, jak na przykład najbardziej z przodu usytuowana powierzchnia 18 ściany bocznej 16 i najbardziej z przodu usytuowana powierzchnia 42 pierścienia. W miarę usuwania większej ilości materiału, ten zgromadzony materiał poddawany jest ścieraniu i w mniejszym stopniu ścierają się powierzchnie końca roboczego 8.

Na figurze 3 przedstawiono powiększony przekrój poprzeczny końca roboczego narzędzia krusząco-kopiącego z fig. 1 i zilustrowano wspomnianą konfigurację schodkową. Jednak profil konfiguracji schodkowej wciąż znajduje się w obrębie obwiedni balistycznej narzędzia 2. Na przykład krawędź przejściowa 30, promieniowo najbardziej na zewnątrz usytuowana część 50 osiowo najbardziej z przodu usytuowanej powierzchni 18 ściany bocznej 16, a także promieniowo najbardziej na zewnątrz usytuowana część 52 osiowo najbardziej z przodu usytuowanej powierzchni 42 pierścienia 40 są rozmieszczone w obrębie obwiedni balistycznej 54 narzędzia 2. W przykładach wykonania ta balistyczna obwiednia tworzy kąt a wynoszący około 60 stopni lub mniej, ewentualnie 45 stopni do 60 stopni.

Na figurze 3 przedstawiono także przykłady względnych osiowych położeń wkładki 20 oraz pierścienia 40, a także względnych promieniowych położeń i grubości wkładki 20, ścian bocznych 16 i pierścienia 40.

Przykładowo i w odniesieniu do względnych osiowych położeń wkładki 20 i pierścienia 40, osiowo najbardziej z tyłu usytuowana powierzchnia 30 wkładki 20 usytuowana jest w odległości L od końcówki 22 wkładki 20, zaś osiowo najbardziej z przodu usytuowana powierzchnia 42 pierścienia 40 usytuowana jest w osiowej odległości D od końcówki 22 wkładki 20. W przykładowych przykładach wykonania zachowane są względne osiowe odległości tych elementów, tak że odległość D równa jest lub mieści się w zakresie 0,5 L do 0,9 L (to znaczy 0,5L < D < 0,9 L), ewentualnie jest równa lub mieści się w zakresie 0,5 L do 0,8 L (to znaczy 0,5 L < D < 0,8 L), ewentualnie jest równa lub mieści się w zakresie 0,6 L do 0,8 L (to znaczy 0,6 L < D < 0,8 L). Ponadto, osiowo najbardziej z tyłu usytuowana powierzchnia 56 pierścienia 40 usytuowana jest w odległości d od końcówki 22 wkładki 20, zaś względne osiowe położenia tych elementów są takie, że odległość d jest większa niż odległość D oraz d jest mniejsza niż odległość L, ewentualnie d < 0,9 L, ewentualnie d < 0,75 L. W jednym z przykładów wykonania 0,5 L < D < 0,8 L i d < 0,9 L. Względne osiowe położenia wkładki 20 i pierścienia 40 powodują poprawę osadzenia wkładki 20 i dają lepszą podporę wobec sił przykładanych do wkładki podczas jej użytkowania.

Jak wspomniano powyżej, pierścień 40 jest promieniowo najbardziej na zewnątrz usytuowanym elementem w tym podłużnym położeniu wzdłuż osi 10, w tym sensie, że nie ma innej części korpusu 4, która byłaby usytuowana promieniowo na zewnątrz od średnicy zewnętrznej pierścienia 40. W związku z powyższym, w przedziale od D do d pierścień 40 stanowi promieniowo najbardziej na zewnątrz usytuowaną część narzędzia 2. Jak przedstawiono na fig. 3, pierścień 40 jest w całości usytuowany wewnątrz osiowego zasięgu wkładki tak, że osiowo usytuowana najbardziej z tyłu powierzchnia 30 wkładki 20 rozciąga się osiowo do przodu poza osiowo najbardziej do przodu usytuowaną powierzchnię 42 pierścienia 40.

W jeszcze innym przykładzie i w odniesieniu do względnych położeń i grubości wkładki 20, ścian bocznych 16 i pierścienia 40, promieniowa grubość ścian bocznych 16 wynosi maksymalnie Is, zaś promieniowa grubość pierścienia 40 wynosi maksymalnie Ir. W przykładowych przykładach wykonania zachowane są względne promieniowe położenia i grubości tych elementów tak, że Ir jest większe lub równe wartości I₃ (to znaczy I_r > I_s). Grubość I_s ściany bocznej 16 jest wystarczająca, bez pierścienia 40, aby umożliwić kontynuację użytkowania narzędzia 2 krusząco-kopiącego. Jeśli więc pierścień zostanie utracony lub w inny sposób usunięty, na przykład w wyniku pęknięcia lub zużycia, to wkładka 20 ma wystarczające oparcie w ścianach bocznych 16, aby można było kontynuować operacje cięcia. Na przykład promieniowa grubość ścian bocznych 16 może wynosić 1 mm < Is < 4 mm.

Na figurze 4 przedstawiono widok z boku przykładu wykonania końca roboczego 8 narzędzia 2 krusząco-kopiącego.

Przykładowe narzędzie krusząco-kopiące może być wytwarzane z wykorzystaniem dowolnej przydatnej techniki. Jeden przykładowy sposób wytwarzania zawiera etap formowania co najmniej powierzchni gniazda na końcu roboczym korpusu narzędzia, przy czym powierzchnia gniazda zawiera wgłębienie i osiowo wystające ściany boczne uformowane integralnie z korpusem, a także uformowania drugiej powierzchni gniazda promieniowo na zewnątrz wgłębienia pierwszej powierzchni gniazda.

PL 217 584 B1

Uformowanie pierwszej i drugiej powierzchni gniazda może być wykonane techniką obróbki skrawaniem lub połączenia formowania zgrubnego na przykład przez odlewanie lub kucie i obróbki skrawaniem.

Sposób wytwarzania zawiera etap zamontowania wkładki w pierwszej powierzchni gniazda oraz zamontowania pierścienia w drugiej powierzchni gniazda. Zamontowany pierścień jest usytuowany promieniowo na zewnątrz wystających bocznych ścian, zaś krawędź przejściowa oraz osiowo najbardziej przednia powierzchnia każdej ze ścian bocznych, a także pierścień są rozmieszczone w osiowo schodkowej konfiguracji rozciągającej się do tyłu. W przykładach wykonania co najmniej jeden etap spośród montowania wkładki i/lub pierścienia zawiera pełne lutowanie twarde na przecięciu wkładki i/lub pierścienia oraz odpowiedniej powierzchni gniazda.

Elementy składowe i właściwości opisanego narzędzia krusząco-kopiącego pozwalają uzyskać lepsze działanie w porównaniu do konstrukcji tradycyjnych, wliczając w to zmniejszone opory, łatwiejszą penetrację, mniejszą ilość wytwarzanego kurzu, zmniejszone zużycie energii, mniejsze ilości wytwarzanego ciepła oraz zminimalizowane wibracje.

Pomimo, że wynalazek opisano w odniesieniu do korzystnych przykładów wykonania, to znawcy zauważą, że można dokonać dodatki, pominięcia, modyfikacje oraz zastąpienia, które nie zostały szczególnie opisane, bez odchodzenia od idei i zakresu wynalazku, zdefiniowanego w załączonych zastrzeżeniach.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Narzędzie krusząco-kopiące, zawierające korpus, który ma koniec montażowy i koniec roboczy oraz powierzchnię gniazda na końcu roboczym, która zawiera wgłębienie i wystające wzdłuż osi narzędzia ściany boczne uformowane integralnie z korpusem, ponadto narzędzie ma wkładkę zamontowaną wewnątrz wgłębienia, która na najbardziej wysuniętym osiowo do przodu krańcu ma końcówkę oraz stożkowo zbieżną powierzchnię przednią i powierzchnię boczną oraz krawędź przejściową na przecięciu powierzchni przedniej i powierzchni bocznej, przy czym narzędzie zawiera również pierścień usytuowany promieniowo na zewnątrz wystających ścian bocznych, który jest uformowany z materiału twardszego niż korpus narzędzia, przy czym krawędź przejściowa oraz osiowo najbardziej wysunięta do przodu powierzchnia ścian bocznych i osiowo najbardziej wysunięta do przodu powierzchnia pierścienia rozciągają się schodkowo wzdłuż osi narzędzia do tyłu, znamienne tym, że usytuowana osiowo najbardziej z tyłu powierzchnia (60) wkładki (20) znajduje się w osiowej odległości L od końcówki (22) wkładki (20), zaś usytuowana osiowo najbardziej z przodu powierzchnia (42) pierścienią (40) znajduje się w odległości D od końcówki (22) wkładki (20), gdzie 0,5 L < D < 0,9 L.
2. 2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że 0,5 L < D < 0,8 L.
3. 3. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że usytuowana osiowo najbardziej z tylu powierzchnia (56) pierścienia (40) znajduje się w osiowej odległości d od końcówki (22) wkładki (20), gdzie d jest większe od D i d jest mniejsze niż L, zaś pierścień (40) stanowi promieniowo najbardziej zewnętrzny element narzędzia (2) w obszarze wyznaczonym przez różnicę odległości d i D.
4. 4. Narzędzie według zastrz. 3, znamienne tym, że 0,5 L < D < 0,8 L oraz d < 0,9 L.
5. 5. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, że promieniowa grubość ścian bocznych (16) wynosi maksymalnie Is, promieniowa grubość pierścienia (40) maksymalnie wynosi I_r, zaś I_r spełnia warunek I_r > I_s.
6. 6. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, że krawędź przejściowa (30), jak również promieniowo najbardziej zewnętrzna część (50) osiowo najbardziej z przodu usytuowanej powierzchni (18) ścian bocznych (16) i promieniowo najbardziej zewnętrzna część (52) osiowo najbardziej z przodu usytuowanej powierzchni (42) pierścienia (40), są rozmieszczone na obwiedni balistycznej (54) narzędzia (2).
7. 7. Narzędzie według zastrz. 6, znamienne tym, że obwiednia balistyczna (54) tworzy kąt (α) wynoszący nie więcej niż około 60 stopni.
8. 8. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 7, znamienne tym, że wkładka (20) jest zamontowana we wgłębieniu (12) z pełnym lutowaniem twardym.