包括具有边缘加工的切削镶片的扁平刀头的制作方法
【专利摘要】一种用于接合地层材料的扁平刀头，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：具有一个有角度前导面的一个本体、具有一个后刀面的一个顶表面、在该有角度的前导面与该顶表面的后刀面之间延伸的一个T形刃带表面、以及在该T形刃带表面与该顶表面的后刀面的相交处形成的一个切削刃。
【专利说明】包括具有边缘加工的切削镶片的扁平刀头
[0001] 发明背景
[0002] 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，本发明涉及一种包括具有边缘加工的切削镶片的扁平刀头。
[0003] 具有刀头的不同类型切削组件被用于采矿、施工以及相关操作，其中典型的是，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，以用于切入地层之中并且用于增加刀头在移除材料时的寿命。
[0004] 具有刀头的、用于采矿和施工操作的切削组件的实例包括扁平切削刀具。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。
[0005] 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。
[0006] 发明概述
[0007] 根据本发明的另一方面，一个用于接合例如地层材料的扁平刀头包括：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：具有一个有角度的前导面的一个本体、具有一个后刀面的一个顶表面、在该有角度的 前导面与该顶表面的后刀面之间延伸的一个T形刃带表面、以及在该T形刃带表面与该顶 表面的后刀面的相交处形成的一个切削刃。
[0008] 根据本发明的又另一方面，一种与用于接合例如地层材料的刀头结合使用的切削 镶片包括：具有一个有角度的前导面的一个本体、具有一个后刀面的一个顶表面、在该有角 度的前导面与该顶表面的后刀面之间延伸的一个T形刃带表面、以及在该T形刃带表面与 该顶表面的后刀面的相交处形成的一个切削刃。
[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是根据本发明的一个方面的一种刀头、例如扁平刀头的分解等距视图。
[0012] 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正 视图。
[0013] 图2A是根据本发明的另一个方面沿图2的线2A-2A截取的一个截面视图。
[0014] 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侧视图。
[0015] 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。
[0016] 详细说明
[0017] 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。
[0018] 参见图1至图4,在此展示了例如总体上指定为110的扁平刀头形式的刀头、以及 与该刀头一起使用的总体上指定为122的一个切削镶片。该放射状刀头110包括一个柄部 112,该柄部是不可旋转的，即在通过将该放射状刀头110的柄部112插入到一个刀夹具基 部（未示出）中而组装该放射状刀头110的操作过程中该柄部112并不旋转。在一个方面， 柄部112具有一个总体上非圆形的截面，例如一个总体上矩形的截面。
[0019] 该放射状刀头110包括一个前部工作端，该工作端包括一个头部114,该头部是与 该柄部112 -体形成并且具有一个远离该柄部112的尖端区域116。该切削镶片122被安 装在头部114的尖端区域116处。该切削镶片122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114的尖端区域116处限定的一个承窝117上或者之中。
[0020] 该切削镶片122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。
[0021] 在一个方面，该切削镶片122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。
[0022] 切削镶片122具有一个切削镶片本体，总体上指定为124,该切削镶片本体具有一 个顶表面126、一个底表面128、一个第一侧部134以及一个第二侧部136。该切削镶片本 体124还包括一个有角度的或倾斜的前导面140以及一个相反的后部侧部或尾随侧部142。 在一个方面，该有角度的前导面140总体上是平面的并且总体上位于本体124的上部区段 143上。在另一个方面，本体124还包括一个下部区段145,该下部区段具有总体上圆形的 截面形状或构形。
[0023] 该切削镶片122的顶表面126包括一个后刀面144。在一个方面，该后刀面144朝 向该切削镶片122的后部侧部或尾随侧部142延伸。在另一个方面，该后刀面144延伸至 该后部侧部或尾随侧部142。
[0024] 根据本发明的另一方面，该切削镶片122包括边缘加工，例如一个总体上指定为 148的T形刃带表面，该T形刃带表面总体上在有角度的前导面140的至少一部分与该顶表 面126的后刀面144之间延伸。在一个方面，该T形刃带表面148在该长度的有角度前导 面140与后刀面144之间延伸。在另一方面，该T形刃带148与该有角度的前导面140是 邻接的。在又另一方面，该T形刃带148与后刀面144是邻接的。应该认识到，该T形刃带 表面148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。
[0025] 该切削镶片122还包括在该Τ形刃带表面148与该顶表面126的后刀面144的相 交处形成的一个切削刃150。在一个方面，该切削刃150是圆化的。在另一个方面，该有角 度的前导面140与该Τ形刃带148相交而于形成一个圆化的前导刃141。
[0026] 具有在该Τ形刃带表面148与该后刀面144的相交处形成的切削刃150这一构形 使得该切削刃150具有一个负的轴向前角R(例如，见图2Α)。在一个方面，这个负的轴向前 角R是在约10度到约60度的范围内。在一个具体的实例中，图2Α中所示的这个前角R约 为负55度。
[0027] Τ形刃带表面148是相对于该后刀面144以角度X定位的（例如，见图2Α)。角度 X可以称为相对于或关于切削刃150的后角。在一个方面，该Τ形刃带表面148是相对于该 后刀面144以一个大于90度的角度X定位的。在一个具体的实例中，图2Α中所示的这个 角度X约为115度。
[0028] 在另一个方面，该Τ形刃带表面148可以具有的宽度W(例如，见图2Α)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W约为0. 020英寸。
[0029] 应该认识到，Τ形刃带148、切削刃150、负的轴向前角R和/或后角X单独的和/ 或组合的构形有利地避免了该切削刃150的尖锐过渡从而在刀头110的操作过程中使该切 削刃150折断或碎裂的可能性减小或最小化。此外，该Τ形刃带148被构形使得沿该切削 刃150的切削力改变方向从而减小了沿该切削刃150的剪切应力。
[0030] 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。
【权利要求】
1. 一种扁平刀头，该扁平刀头包括： 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，该本体具有一个有角度的前导面； 一个顶表面，该顶表面具有一个后刀面； 一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该有角度的前导面与该顶表面的后刀面之间延 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后刀面的相交处形成的。
2. 如权利要求1所述的扁平刀头，其中该切削刃具有一个负的轴向前角。
3. 如权利要求2所述的扁平刀头，其中该负的轴向前角是在约10度至约60度的范围 内。
4. 如权利要求2所述的扁平刀头，其中该T形刃带表面是相对于该顶表面的后刀面以 一个大于90度的角度定位的。
5. 如权利要求1所述的扁平刀头，其中该有角度的前导面是平面的。
6. 如权利要求1所述的扁平刀头，其中在该T形刃带表面与该后刀面相交处该切削刃 是圆化的。
7. 如权利要求1所述的扁平刀头，其中该T形刃带表面具有的宽度是在约0. 002英寸 至约0. 090英寸的范围内。
8. 如权利要求1所述的扁平刀头，其中该有角度的前导面是在该本体的一个上部区段 上。
9. 如权利要求8所述的扁平刀头，其中该本体还包括一个下部区段，该下部区段具有 一种总体上圆形的截面形状。
10. -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，该本体具有一个有角度的前导面； 一个顶表面，该顶表面具有一个后刀面； 一个T形刃带表面，该T形刃带表面在该有角度的前导面与该顶表面的后刀面之间延 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后刀面的相交处形成的。
11. 如权利要求10所述的切削镶片，其中该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，其中该负的轴向前角是在约10度至约60度的范 围内。
13. 如权利要求11所述的切削镶片，其中该T形刃带表面是相对于该顶部表面的后刀 面以一个大于90度的角度定位的。
14. 如权利要求1所述的切削镶片，其中该有角度的前导面是平面的。
15. 如权利要求1所述的切削镶片，其中在该T形刃带表面与该后刀面相交处该切削刃 是圆化的。
16. 如权利要求1所述的切削镶片，其中该T形刃带表面具有的宽度是在约0. 002英寸 至约0. 090英寸的范围内。
17. 如权利要求1所述的切削镶片，其中该有角度的前导面是在该本体的一个上部区 段上。
18. 如权利要求17所述的切削镶片，其中该本体还包括一个下部区段，该下部区段具 有一种总体上圆形的截面形状。
【文档编号】E21C35/183GK104121021SQ201410169722
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】N·J·帕洛斯, S·M·乔治, G·W·谢弗勒, D·C·罗利特 申请人:钴碳化钨硬质合金公司