CN101297098A - 冷成型可旋转切削工具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
切削工具主体(44)包括网状钢主体,所述网状钢主体具有轴向前端(46)和轴向后端(48)。网状钢主体包含在其轴向前端(46)处的冷镦式承窝(50)。网状钢主体还包括冷镦的拔出器槽(56),所述拔出器槽(56)在冷镦的承窝(50)的轴向后面。
Description
技术领域
本发明涉及一种可旋转切削工具,所述可旋转切削工具是土方作业设备的一部分,用来冲击地层如沥青路面材料或含矿石或含煤地层(或矿物层)。更确切地说,本发明涉及这种可旋转切削工具,所述可旋转切削工具包括切削工具主体,切削工具主体包含在其轴向前端处的坚硬切削刀片,及其中切削工具主体具有改进的强度性能。
背景技术
此前,已经使用可旋转切削工具来冲击地层,如沥青路面材料、或者含矿石或含煤地层(或矿物层)及诸如此类。这种可旋转切削工具通常包括细长的切削工具主体,所述切削工具主体具有轴向前端和轴向后端。在这种切削工具的一个实施例中,切削工具主体在其轴向前端处具有一个承窝,其中承窝容纳一坚硬切削刀片(tip)。在这种切削工具的另一个实施例中,切削工具主体在其轴向前端处包含一突起,其中突起容纳在坚硬切削刀片的承窝(或凹部)内。在上述每个实施例中,坚硬切削刀片都通过钎焊或类似方法固定到切削工具主体上。
如可以理解的,在作业期间,整个可旋转切削工具通常都在磨损和腐蚀性环境中经受各种极限切削力。对切削工具主体来说,不希望在坚硬切削刀片磨损到其使用寿命的那点之前过早磨损或失效(无论它是通过突然断裂或类似情况还是磨耗或腐蚀性磨损)。在这种情况下,可旋转切削工具必须在正常计划更换的时间之前进行更换。另外,可旋转切削工具的过早断裂会对整个土方作业设备的切削和磨碎(milling)效率产生负面影响。因此,很显然,重要的是切削工具主体具有必要的强度,以便在可旋转切削工具的预定使用寿命期间保持切削工具主体的整体性。
此前,切削工具主体的某些部分已经通过冷镦法或冷成形法形成。一个示例性的专利是Ewing等人申请的美国专利No.4627665,所述专利示出切削工具主体的冷成形。然而,应该理解,许多步骤对形成切削工具主体的某个部分是必要的。例如,拔出器(puller)槽是通过分开的辊轧成形操作形成,而可旋转切削工具的承窝和轴向前面部分是通过冷镦法形成的。Sollami所申请的美国专利No.6397652是专利的另一个例子,所述专利示出用冷成形法形成的切削工具主体。
另一些切削工具主体是通过一种方法制造,在所述方法中至少一部分切削工具主体是通过包括机加工步骤的方法制造。拔出器槽是切削工具主体通常已进行机加工的部分。尽管机加工拔出器槽能令人满意地进行,但机加工方法往往发生使切削工具主体的强度变弱或降低。另外,机加工一部分切削工具主体(比如拔出器槽)造成将坯料(或原材料)机加工形成拔出器槽时材料的损失。
因此,可以理解,理想的情况是提供一种改进的切削工具主体,所述改进的切削工具主体显示改善的强度性能。还可以理解,理想的情况是提供一种改进的切削工具主体,所述改进的切削工具主体避免了在其制造中的机加工,因此减少了制造可旋转切削工具所必需的原材料量。
发明内容
在其一种形式中,本发明是切削工具主体,所述切削工具主体包括网状钢主体,该网状钢主体具有轴向前端和轴向后端。网状钢主体在其轴向前端处包含冷镦的承窝。网状钢主体还包括冷镦的拔出器槽,所述拔出器槽在冷镦的承窝的轴向后面。
在其另一种形式中,本发明是可旋转切削工具,所述可旋转切削工具包括网状钢主体,该网状钢主体具有轴向前端和轴向后端。网状钢主体在其轴向前端处包含冷镦的承窝。网状钢主体还包含冷镦的拔出器槽,所述拔出器槽在冷镦的承窝的轴向后面。可旋转切削工具还包括坚硬切削刀片,所述切削刀片在承窝处固定到网状钢主体上。
在其另一种形式中,本发明是制造切削工具主体的方法,所述方法包括以下步骤:提供毛坯材料,所述毛坯材料具有轴向前端;和同时冷成形承窝和拔出器槽,上述承窝在毛坯材料的轴向前端中,而上述拔出器槽在承窝的轴向后面一位置处。
附图说明
下面是附图简介,所述附图形成本发明的一部分:
图1是土方作业设备的可旋转鼓轮的机械示意侧视图,其中鼓轮安装多个切削工具刀架,其中每个切削工具刀架都旋转式安装一个可旋转的切削工具;
图2是从切削工具刀架部件分解的可旋转切削工具和从切削工具刀架部件分解的固定夹的等角视图;
图3是可旋转切削工具的具体实施例的侧视图,其中坚硬切削刀片固定到细长的钢切削工具主体上;
图4是图3的可旋转切削工具实施例的切削工具主体的轴向前面部分的剖视图;
图5是图3的可旋转切削工具实施例的可旋转切削工具的轴向后面部分的侧视图;
图6是在形成切削工具主体中拔出器槽和承窝之前冷镦(分段式)模具和夯锤及一块形成所示构型的毛坯材料的剖视图;
图7是冷镦的模具和夯锤及毛坯材料在形成切削工具主体中的拔出器槽和承窝完工之后的剖视图;
图8是分段式模具环绕切削工具主体的轴向后面部分的剖视图,同时示出形成切削工具主体的后面部分的冷成形操作;和
图9是示出冷成形的切削工具主体中金属(比如钢)的晶粒的方向的示意侧视图,其中钢的晶粒的取向与切削工具主体的周边表面的构型相对应。
具体实施方式
参见附图,图1示出一种可旋转的鼓轮,所述鼓轮一般用标号20表示,具有一周边表面21。可旋转的鼓轮21是土方作业设备(未示出)的一部分,所述土方作业设备用来冲击和粉碎地层(比如,路面上的沥青材料、矿物、岩石及诸如此类)。示例性的土方作业设备包括平路机(或路面磨碎机)和采矿机,上述平路机(或路面磨碎机)整平或磨碎公路路面,而上述采矿机开采煤层或矿床及诸如此类。
多个切削工具刀夹(或刀架)22(通常是通过焊接)(通常是用螺旋模式)固定到可旋转鼓轮20的周边表面21上。每个切削工具刀夹22都安装一个可旋转的切削工具,所述切削工具一般用标号24表示。
如图2所示,每个切削工具刀夹22都具有前端28和后端30。切削工具刀夹22包含一纵向孔32,所述纵向孔32在切削工具刀夹22的前端28处开口。切削工具刀夹22还包含一开口34,所述开口34邻近后端30,因而开口34与纵向孔32连通。
参见图3~图5,可旋转切削工具24包括一细长的切削工具主体,所述切削工具主体用标号44表示。切削工具主体44具有轴向前端46和轴向后端48。切削工具主体44包含一承窝50,所述承窝50在切削工具主体44的轴向前端46处。将帮助限定承窝50的边缘弄圆。
切削工具主体44具有刀头部分52(见图3)和凸缘部分54,上述刀头部分52是承窝50的轴向后面,而上述凸缘部分54是刀头部分52的轴向后面。刀头部分52包括一个一般是成角度部分53A,其中这部分成角度B设置(见图3)。角度B是在约10°和约45°之间范围内。作为另一个范围,角度B是在约25°和约35°之间范围内。刀头部分52还包括圆柱体部分53B,所述圆柱体部分53B具有一表面,该表面一般平行于切削工具主体的中心纵向轴线A-A。
切削工具主体44还包含拔出器槽,所述拔出器槽一般用标号56表示,其中拔出器槽56是在切削工具主体44的刀头部分52(或其轴向后面)和凸缘54(或其轴向前面)之间。拔出器槽56由后表面58限定,所述后表面58包括凸缘54的前端面、圆柱体中间表面60和前表面62,所述前表面62与切削工具主体44的中心纵向轴线A-A成角度“C”设置(见图4)。
后表面58如此设置,以便一般与切削工具主体的中心纵向轴线A-A垂直。然而,应该理解,后表面58的取向可以是这样,以便该取向相对于纵向轴线A-A是在约90°和约120°之间。角度C等于约36°,并可以在约25°和约45°之间的范围内。
切削工具主体44还包括后面柄部分64,所述柄部分64包含一固定器槽66,该固定器槽66邻近切削工具主体44的轴向后端48。
参见图2,可以看出,可旋转切削工具20是通过把固定器36接合在固定器槽66中旋转式保持在切削工具刀夹22的孔32内。一般说来,这种结构在将切削工具保持在刀夹的孔内的技术中已知。
应该理解,可以使用其它型式的固定器及切削工具主体的相应轴向后面部分来旋转式将切削工具保持在刀夹的孔内。在这方面,下面美国专利:Massa等人申请的美国专利No.5324098、Beach申请的美国专利No.6851758和Beach等人申请的美国专利No.4850649中示出和说明了一些示例性的固定器结构,其中某些结构可能要求有不同的切削工具主体的轴向后面部分的几何形状。
参见图6,图6示出了凸模86和分段式模具82,所述凸模86和分段式模具82装配成用于冷镦切削工具主体的前端中的拔出器槽和承窝。模具82包含用于形成拔出器槽的几何形状(用标号84表示)。凸模86包含用于形成切削工具主体中承窝的前面部分88。坯料(或者材料的毛坯件)80A设置在模具82内。图6示出模具82中的坯料80A且凸模86处在这种位置,以致凸模还未接合或连接坯料80A。
应该理解,坯料80A是用圆柱体构件预成形为图6所示的几何形状(或构型)。在这方面,坯料80A的较小直径部分81是位于模具形成切削工具主体的刀头部分的区域中。这种几何形状有助于金属(或材料,比如钢)的合适运动,以便基本上完全充满模腔。
参见图7,图7示出凸模86在完成它的行程处,以便将坯料80A的金属成形为拔出器槽和承窝。可以看出,在凸模的运动的影响下,金属从坯料的轴向前端移动以便形成承窝,且金属移动到坯料和模具壁之间的空间中(如图6所示)以便形成拔出器槽。这意味着拔出器槽和承窝是在顶锻形式成形法中同时冷成形。
图8示出模具90,其中成形切削工具主体的后面部分。在这种操作中,固定器槽66,及后面部分的其它几何形状特点都是通过冷成形法形成。
图9是示意侧视图,示出在冷成形的切削工具主体中金属(比如钢)的晶粒(G)的方向。从图9可以看出,钢的晶粒(G)一般跟随切削工具主体的表面的外形,同时包括一般跟随拔出器槽区域中表面的外形。通过一般跟随切削工具主体的表面的外形,所述切削工具主体与其中某些部分(比如拔出器槽)被切削掉的切削工具主体相比,具有增加的强度。
因此可以理解,本发明提供一种改进的切削工具主体。更确切地说,这种改进的切削工具主体尤其是在拔出器槽的区域中,与其中拔出器槽进行机加工的切削工具主体相比,显示出改善的强度性能。另外,可以理解,通过在制造中避免机加工切削工具主体的一些部分(比如拔出器槽),减少了制造可旋转切削工具所必需的原料量。
本文所说明的所有专利、专利申请、论文和其它文献都包括在本文中作为参考文献。对该领域的技术人员来说,本发明的另一些实施例可以从考虑本文所公开的本发明的说明书或实际操作变得显而易见。打算把本文所述的说明书和任何例子都看成为仅是举例说明的,同时本发明的精神和范围由下面权利要求书表明。
Claims (16)
1.一种切削工具主体,包括:
网状钢主体,所述网状钢主体具有轴向前端和轴向后端;和
网状钢主体包含在其轴向前端处一冷镦的承窝,及网状钢主体还包含冷镦拔出器槽,所述冷镦拔出器槽在冷镦承窝的轴向后面。
2.如权利要求1所述的切削工具主体,其中网状钢主体有一周边表面,且网状钢主体具有晶粒取向;及晶粒取向的方向一般与网状钢主体的周边表面的外形相对应。
3.如权利要求1所述的切削工具主体,其中网状钢主体具有中心纵向轴线,且拔出器槽由前表面、后表面和圆柱体表面限定,所述后表面相对于网状钢主体的中心纵向轴线成一后角设置,所述后角在约85°和约95°之间,而前表面相对于网状钢主体的中心纵向轴线成一前角设置,所述前角在约30°和约50°之间。
4.如权利要求1所述的切削工具主体,还包括坚硬部分和刀头部分,上述坚硬部分在拔出器槽和承窝的中部,而上述刀头部分包括一相对于网状钢主体的中心纵向轴线以一角度设置的成角度的部分,上述角度在约10°和约45°之间。
5.如权利要求1所述的切削工具主体,还包括坚硬部分和刀头部分,上述坚硬部分在拔出器槽和承窝的中部,而上述刀头部分包括一相对于网状钢主体的中心纵向轴线以一角度设置的成角度部分,上述角度在约25°和约35°之间。
6.如权利要求1所述的切削工具,其中冷镦的拔出器槽和冷镦的承窝在同一冷镦操作中形成。
7.如权利要求1所述的切削工具,其中网状钢主体具有冷成形的固定器槽。
8.一种可旋转切削工具,包括:
网状钢主体,所述网状钢主体具有轴向前端和轴向后端;
网状钢主体包含在其轴向前端处的冷镦承窝,且网状钢主体还包含冷镦拔出器槽,所述冷镦拔出器槽在冷镦承窝的轴向后面;及
坚硬切削刀片,所述坚硬切削刀片固定到在承窝处的网状钢主体上。
9.如权利要求8所述的切削工具,其中网状钢主体是周边表面,且网状钢主体具有晶粒取向;及晶粒取向的方向一般与网状钢主体的周边表面的外形相对应。
10.如权利要求8所述的切削工具,其中网状钢主体具有中心纵向轴线,拔出器槽由前表面、后表面和圆柱形表面限定,且后表面与网状钢主体的中心纵向轴线成一后角设置,所述后角在约85°和约95°之间,及前表面与网状钢主体的中心纵向轴线成一前角设置,所述前角在约30°和约50°之间。
11.如权利要求8所述的切削工具,还包括坚硬部分和刀头部分,上述坚硬部分在拔出器槽和承窝的中间,而上述刀头部分包括一成角度部分,所述成角度部分与网状钢主体的中心纵向轴线成一角度设置,该角度在约10°和约45°之间。
12.如权利要求8所述的切削工具,还包括坚硬部分和刀头部分,上述坚硬部分在拔出器槽和承窝之间,而上述刀头部分包括一成角度部分,所述成角度部分与网状钢主体的中心纵向轴线成一角度设置,该角度在约25°和约35°之间。
13.如权利要求8所述的切削工具,其中冷镦的拔出器槽和冷镦的承窝在同一冷镦操作中形成。
14.如权利要求8所述的切削工具,其中网状钢主体具有冷成形的固定器槽。
15.一种制造切削工具主体的方法,包括以下步骤:
提供坯料,所述坯料具有轴向前端,和
同时冷成形坯料的轴向前端的承窝和在承窝的轴向后端一个位置处的拔出器槽。
16.如权利要求15所述的方法,还包括冷成形坯料的步骤,以便形成后面柄和在后面柄中的固定器槽。
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Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081029 |