耐磨切削刀具的制作方法
【专利摘要】一种切削刀具包括一个切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端、一个轴向后端、一个邻近该轴向前端的头部以及一个邻近该轴向后端的柄部。该头部包括一个局部截头圆锥形部分，该局部截头圆锥形部分具有一个第一侧向刃和一个第二侧向刃；一个第一侧表面，该第一侧表面具有一个第一侧向过渡刃和一个第一终止刃，其中该第一侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第一侧向刃相邻接；以及一个第二侧表面，该第二侧表面具有一个第二侧向过渡刃和一个第二终止刃，其中该第二侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第二侧向刃相邻接，并且其中该第一终止刃与该第二终止刃相邻接从而形成一个切削刃。该切削刀具还包括一个硬质切削尖端。
【专利说明】耐磨切削刀具
[0001]发明背景
[0002]本发明总体上涉及一种耐磨切削刀具，该耐磨切削刀具可用于撞击基底或地层，例如像浙青路面材料、煤沉积物、矿物构层以及类似物。
[0003]一种切削刀具典型地呈现一种总体上长形的、圆柱形的几何形状。这种切削刀具包括一个长形的钢质切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端以及一个相反的轴向后端。一种硬质切削构件典型地附接到该切削刀具本体的轴向前端上。该切削刀具本体典型地携带了一个由鼓轮上的静止刀架(block)或夹具所携带的组件或装置，通过该组件或装置该切削刀具是可转动的。可替代地，该切削刀具可以是不可旋转的，即在鼓轮上的刀架或夹具内被固定在位。
[0004]在操作过程中，例如像在路面平整应用或采矿应用中，携带该切削刀具的夹具或刀架被驱动向前从而撞击地层，由此使地层破裂或分裂。可以认识到，极大的力被施加在切削刀具上并且尤其施加在切削刀具本体和硬质切削构件上。因而重要的是该切削刀具本体以及这些硬质切削构件具有适合于在这种严峻操作环境下承受可接受的持续时间的最优特性。
[0005]因而，可以认识到，切削刀具由于它们的操作环境而会经历多种方式的磨损、并且必须被频繁地更换。因而高度希望的是提供一种改进的切削刀具，这种改进的切削刀具与迄今已知的切削刀具相比经历了使用工具寿命的增加。
[0006]发明概述
[0007]根据本发明的一个方面，一种用于撞击地层的切削刀具包括一个切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端、一个轴向后端、一个邻近该轴向前端的头部、以及一个邻近该轴向后端的柄部。该头部包括一个局部截头圆锥形部分，该局部截头圆锥形部分具有一个第一侧向刃和一个第二侧向刃。该头部还包括一个第一侧表面，该第一侧表面具有一个第一侧向过渡刃和一个第一终止刃，其中该第一侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第一侧向刃相邻接。该头部进一步包括一个第二侧表面，该第二侧表面具有一个第二侧向过渡刃和一个第二终止刃，其中该第二侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第二侧向刃相邻接，并且其中该第一终止刃与该第二终止刃相邻接从而形成一个切削刃。该切削刀具还包括一个附接到该切削刀具本体的轴向前端上的硬质切削尖端。
[0008]根据本发明的另一方面，一种用于撞击地层的切削刀具包括一个切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端、一个轴向后端、一个邻近该轴向前端的头部、以及一个邻近该轴向后端的柄部。该切削刀具还包括一个附接到该切削刀具本体的轴向前端上的硬质切削尖端。该硬质切削尖端包括一个局部截头圆锥形尖端部分，该局部截头圆锥形尖端部分具有一个第一尖端侧向刃和一个第二尖端侧向刃。该硬质切削尖端还包括一个第一尖端侧表面，该第一尖端侧表面具有一个第一尖端侧向过渡刃和一个第一尖端终止刃，其中该第一尖端侧向过渡刃与该局部截头圆锥形尖端部分的第一尖端侧向刃相邻接。该硬质切削尖端还包括一个第二尖端侧表面，该第二尖端侧表面具有一个第二尖端侧向过渡刃和一个第二尖端终止刃，其中该第二尖端侧向过渡刃与该局部截头圆锥形尖端部分的第二尖端侧向刃相邻接，并且其中该第一尖端终止刃与该第二尖端终止刃相邻接从而形成一个尖端切削刃。
[0009]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。
[0010]附图的简要说明
[0011]图1是根据本发明一个方面的一种切削刀具的等轴视图。
[0012]图2是根据本发明一个方面在图1中示出的切削刀具的正视图。
[0013]图3是根据本发明一个方面在图1至图2中示出的切削刀具的侧视图。
[0014]图4是根据本发明一个方面在图1至图3中示出的切削刀具的仰视图。
[0015]详细说明
[0016]参见图1至图4，在此展示了根据本发明多个方面的一种切削刀具，总体上被指定为参考号10。应该认识到，本发明可用于在不同种类切削操作中有用的多种切削刀具。多种示例性操作包括但不限于:路面整平(或铣刨)、采煤、混凝土切割以及其他种类的切削操作，其中带有硬质切削构件的切削刀具撞击在基底(例如，地层、路面、道路浙青材料、混凝土、以及类似物)上，从而使基底破裂成不同大小的碎片，包括较大尺寸的碎片或大块以及较小尺寸的碎片(包括尘状颗粒)。此外，应该认识到，本发明的切削刀具10可以根据该工具的所希望的应用而以不同的大小和尺寸进行制造。
[0017]切削刀具10具有一条纵向中心轴线A-A。切削刀具10包括一个总体上指定为12的长形切削刀具本体，该切削刀具本体典型地例如由钢制成。长形切削刀具本体12具有一个轴向前端14和一个轴向后端16。
[0018]长形切削刀具本体12包括一个与该轴向前端14相邻的头部18以及一个与该轴向后端16邻接的柄部20。柄部20可以设置为不同的形状和构形。在一个方面，柄部20可以被构造和安排成是不可旋转的，使得该切削刀具10是不可旋转式刀具。例如，柄部20可以插入一个刀夹具的孔中，在该孔中可以提供一个保持环或其他适当装置来轴向地保持该切削刀具并限制自由旋转(未示出)。在另一方面，柄部20可以是例如矩形或方形的，如通过参考号21展示的(见图1的虚线)，并且可以插入刀夹具的类似构形或形状的孔中以防止该切削刀具10旋转。
[0019]根据本发明的多个方面，头部18被构造和安排成包括一个局部截头圆锥形部分22，该局部截头圆锥形部分具有一个第一侧向刃24和一个相反的第二侧向刃26。在一个方面，该局部截头圆锥形部分22从第一侧向刃24至该第二侧向刃26是连续的。
[0020]根据本发明的另一方面，头部18被构造和安排成还包括一个第一侧表面28，该第一侧表面具有一个第一侧向过渡刃30和一个相对的第一终止刃32。该第一侧向过渡刃30被构造和安排成与该局部截头圆锥形部分22的第一侧向刃24相邻近或相邻接或者相连接。头部18还包括一个第二侧表面34，该第二侧表面具有一个第二侧向过渡刃36和一个相对的第二终止刃38。该第二侧向过渡刃36被构造和安排成与该局部截头圆锥形部分22的第二侧向刃26相邻近或相邻接或者相连接。
[0021]头部18进一步被构造和安排成使得该第一终止刃32与该第二终止刃38相邻近或相邻接或相连接从而形成一个切削刃40。
[0022]在一个方面，该第一侧表面28的至少一个部分以及该第二侧表面34的至少一部分总体上是平面的或平坦的。在另一方面，该第一侧表面28和/或该第二侧表面34的至少一部分可以对应地涂覆有一种总体上由29和35表示的耐磨材料(见图2)。一种合适的耐磨材料可以是例如本申请的受让人美国拉特罗布肯纳金属公司(Kennametal Inc.0fLatrobe, PA)的可商购产品KenCast?。
[0023]有利的是，头部18的所述构形改善了该切削刀具10的总体强度、耐久性、耐磨性和/或切削性能。此外，有利的是本发明提供了一种楔效应来帮助分离该基底并且产生更大的颗粒，因而减少了切削操作过程中所产生的小颗粒。
[0024]根据本发明的另一方面，该切削刀具10进一步包括一个邻近该轴向前端14的硬质切削尖端，总体上指定为参考号42。该硬质切削尖端42可以通过例如将硬质切削尖端42钎焊到邻近该切削刀具本体12的轴向前端14的头部18上来进行附接。
[0025]在一个方面，该硬质切削尖端42被构造和安排成包括一个基底44 (见图1)，该基底可以由例如一种硬质材料(例如像烧结的碳化(钴)钨)制成。硬质切削尖端42进一步包括一个粘附到基底44上的超硬材料层46 (见图1)。该超硬材料层46可以包括例如聚晶金刚石(POT)或聚晶立方氮化硼(PCBN)。
[0026]超硬材料层46可以具有一个总体上不变的厚度并且可以通过众多已知技术中的任何一种而施加到基底44上，其中该超硬材料46是例如被粘结到该基底44的表面上的。例如,通过众多技术中的任何一种可以将超硬材料层46 (例如PCD)施加到基底44上，其中该超硬材料层46被粘结到基底44的表面上。以下专利文件披露了聚晶金刚石的示例性组成以及将聚晶金刚石层施加到基底的表面上的多种示例性技术，这些文件是:授予米切尔(Mitchell)的美国专利号4，063，909、授予霍尔(Hall)等人的美国专利号4，604，106、授予霍尔(Hall)的美国专利号4，694,918以及授予赛尔斯盖(Salesky)等人的美国专利号4，811，801。
[0027]根据本发明的另一方面，该硬质切削尖端42被构造和安排成包括一个局部截头圆锥形尖端部分48，该局部截头圆锥形尖端部分具有一个第一尖端侧向刃50和一个相反的第二尖端侧向刃52。在一个方面，局部截头圆锥形尖端部分48从该第一尖端侧向刃50至该第二尖端侧向刃52是连续的。
[0028]根据本发明的另一方面，该硬质切削尖端42被构造和安排成还包括一个第一尖端侧表面54，该第一尖端侧表面具有一个第一尖端侧向过渡刃56以及一个相对的第一尖端终止刃58。该第一尖端侧向过渡刃56被构造和安排成与该局部截头圆锥形尖端部分48的第一尖端侧向刃50相邻近或相邻接或者相连接。该硬质切削尖端42还包括一个第二尖端侧表面60，该第二尖端侧表面具有一个第二尖端侧向过渡刃62和一个相对的第二尖端终止刃64。该第二尖端侧向过渡刃62被构造和安排成与该局部截头圆锥形尖端部分48的第二尖端侧向刃52相邻近或相邻接或者相连接。
[0029]该硬质切削尖端42进一步被构造和安排成使得该第一尖端终止刃58与该第二尖端终止刃64相邻近或相邻接或者相连接从而形成一个尖端切削刃66。
[0030]在一个方面，该第一尖端侧表面54的至少一部分以及该第二尖端侧表面60的至少一部分总体上是平面的或平坦的。在另一方面，该头部18的局部截头圆锥形部分22与该硬质切削尖端42的局部截头圆锥形尖端部分48相邻近或对齐或者相邻接或相连接。在另一方面，头部18的第一侧表面28与硬质切削尖端42的第一尖端侧表面54相邻近或对齐或者相邻接或相连接。在另一方面，头部18的第二侧表面34与该硬质切削尖端42的第二尖端侧表面60相邻近或对齐或者相邻接或相连接。在又另一个方面，头部18的切削刃40与硬质切削尖端42的尖端切削刃66相邻近或对齐或者相邻接或相连接。
[0031]有利的是，硬质切削尖端42的所述构形改善了切削刀具10的总体强度、耐久性、耐磨性和/或切削性能。此外，有利的是本发明提供了楔效应来帮助分离基底并产生更大的颗粒，因而减少了在切削操作过程中产生的小颗粒。
[0032]该硬质切削尖端42被构造和安排成进一步包括一个突出点68。在一个方面，突出点68被构造和安排成与该切削刀具本体12的纵向中心轴线A-A偏离。换言之，在一个方面该纵向中心轴线A-A不经过该突出点68。
[0033]有利的是，所描述的该突出点68与纵向中心轴线A-A相偏离的这种构形改善了该切削刀具10的总体强度、耐久性和/或切削性能。
[0034]虽然在上面已经出于解说的目的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明显的是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。
【权利要求】
1.一种用于撞击地层的切削刀具，该切削刀具包括: 一个切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端、一个轴向后端、一个邻近该轴向前端的头部以及一个邻近该轴向后端的柄部，该头部包括: 一个局部截头圆锥形部分，该局部截头圆锥形部分具有一个第一侧向刃和一个第二侧向刃； 一个第一侧表面，该第一侧表面具有一个第一侧向过渡刃和一个第一终止刃，其中该第一侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第一侧向刃相邻接；以及 一个第二侧表面，该第二侧表面具有一个第二侧向过渡刃和一个第二终止刃，其中该第二侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第二侧向刃相邻接，并且其中该第一终止刃与该第二终止刃相邻接从而形成一个切削刃；以及 一个硬质切削尖端，该硬质切削尖端被附接到该切削刀具本体的轴向前端上。
2.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第一侧表面总体上是平坦的。
3.如权利要求2所述的切削刀具，其中该第一侧表面涂覆有一种耐磨材料。
4.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第二侧表面总体上是平坦的。
5.如权利要求4所述的切削刀具，其中该第二侧表面涂覆有一种耐磨材料。
6.如权利要求1所述的切削刀具，其中该硬质切削尖端包括: 一个局部截头圆锥形尖端部分，该局部截头圆锥形尖端部分具有一个第一尖端侧向刃和一个第二尖端侧向刃； 一个第一尖端侧表面，该第一尖端侧表面具有一个第一尖端侧向过渡刃和一个第一尖端终止刃，其中该第一尖端侧向过渡刃与该局部截头圆锥形尖端部分的第一尖端侧向刃相邻接；以及 一个第二尖端侧表面，该第二尖端侧表面具有一个第二尖端侧向过渡刃和一个第二尖端终止刃，其中该第二尖端侧向过渡刃与该局部截头圆锥形尖端部分的第二尖端侧向刃相邻接，并且其中该第一尖端终止刃与该第二尖端终止刃相邻接从而形成一个尖端切削刃。
7.如权利要求6所述的切削刀具，其中该第一尖端侧表面总体上是平坦的。
8.如权利要求6所述的切削刀具，其中该第二尖端侧表面总体上是平坦的。
9.如权利要求6所述的切削刀具，其中该头部的局部截头圆锥形部分邻近该硬质切削尖端的局部截头圆锥形尖端部分。
10.如权利要求6所述的切削刀具，其中该头部的第一侧表面邻近该硬质切削尖端的第一尖端侧表面。
11.如权利要求6所述的切削刀具，其中该头部的第二侧表面邻近该硬质切削尖端的第二尖端侧表面。
12.如权利要求6所述的切削刀具，其中该头部的切削刃与该硬质切削尖端的尖端切削刃对齐。
13.如权利要求6所述的切削刀具，进一步包括该硬质切削尖端，该硬质切削尖端具有一个与该切削刀具本体的纵向中心轴线偏离的突出点。
14.如权利要求6所述的切削刀具，其中，该硬质切削尖端包括一个基底以及一个粘附到该基底上的超硬材料层。
15.如权利要求14所述的切削刀具，其中该超硬材料层包括聚晶金刚石(PCD)或者聚晶立方氮化硼(PcBN)。
16.—种用于撞击地层的切削刀具,该切削刀具包括: 一个切削刀具本体，该切削刀具本体具有一个轴向前端、一个轴向后端、一个邻近该轴向前端的头部以及一个邻近该轴向后端的柄部；以及 一个附接到该切削刀具的轴向前端上的硬质切削尖端，该硬质切削尖端包括: 一个局部截头圆锥形尖端部分，该局部截头圆锥形尖端部分具有一个第一尖端侧向刃和一个第二尖端侧向刃； 一个第一尖端侧表面，该第一尖端侧表面具有一个第一尖端侧向过渡刃和一个第一尖端终止刃，其中该第一尖端侧向过渡刃邻接该局部截头圆锥形尖端部分的第一尖端侧向刃；以及 一个第二尖端侧表面，该第二尖端侧表面具有一个第二尖端侧向过渡刃和一个第二尖端终止刃，其中该第二尖端侧向过渡刃与该局部截头圆锥形尖端部分的第二尖端侧向刃相邻接，并且其中该第一尖端终止刃与该第二尖端终止刃相邻接从而形成一个尖端切削刃。
17.如权利要求16所述的切削刀具，进一步包括该硬质切削尖端，该硬质切削尖端具有一个与该切削刀具本体的纵向中心轴线偏离的突出点。
18.如权利要求17所述的切削刀具，其中该刀具本体的头部包括: 一个局部截头圆锥形部分，该局部截头圆锥形部分具有一个第一侧向刃和一个第二侧向刃； 一个第一侧表面，该第一侧`表面具有一个第一侧向过渡刃和一个第一终止刃，其中该第一侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第一侧向刃相邻接；以及 一个第二侧表面，该第二侧表面具有一个第二侧向过渡刃和一个第二终止刃，其中该第二侧向过渡刃与该局部截头圆锥形部分的第二侧向刃相邻接，并且其中该第一终止刃与该第二终止刃相邻接从而形成一个切削刃。
19.如权利要求18所述的切削刀具，其中该头部的第一侧表面和第二侧面涂覆有一种耐磨材料。
20.如权利要求16所述的切削刀具，其中该硬质切削尖端包括一个基底以及一个粘附到该基底上的超硬材料层。
【文档编号】E21C35/18GK103485269SQ201310219451
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】M·R·麦考密克, C·A·斯沃普 申请人:钴碳化钨硬质合金公司