DE602004010043T2

DE602004010043T2 - Drehschneideinsatz mit materialablenkleiste

Info

Publication number: DE602004010043T2
Application number: DE602004010043T
Authority: DE
Inventors: Gregory David Bristol MERCIER; Gary A. Abingdon FULLER
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-08-12
Also published as: AU2004237907A1; US20070182239A1; BRPI0405655A; EP1543217A1; EP1543217B1; AU2004237907B2; CA2492678C; CN1701161A; KR20060095871A; JP2007502714A; US7204560B2; CN1701161B; NO330041B1; JP4680906B2; ATE378503T1; MXPA05001231A; ZA200500075B; DE602004010043D1; ES2293338T3; CA2492678A1

Description

Hintergrund und Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge, die verwendet werden, um durch weichen Grund oder durch relativ weiches Material zu schneiden, welches auf den Grund gelegt wurde, wie zum Beispiel Asphaltstraßen.
Bergbau-, Ausschacht- und Oberflächenerneuerungsarbeiten einer Fahrstraße werden in typischer Weise dadurch durchgeführt, daß man Drehschneideinssätze bzw. Drehschneidmeißel durch das Material treibt, welches gerade geschnitten wird. Die Schneideinsätze bzw. Schneidmeißel werden auf einer angetriebenen Aufnahme befestigt, wie zum Beispiel einer Drehtrommel, einem festen Träger oder dergleichen, um durch das Material getrieben zu werden. Ein typischer Schneidmeißel weist eine harte Sinterkarbidspitze auf, die durch Hartlöten an der vorderen Oberfläche eines Stahlschaftes angebracht wird. Der Schaft soll mittels einer Haltebuchse in einem Halter angebracht werden, die es dem Meißel erlaubt, relativ zu dem Halter um die Mittelachse des Meißels frei zu drehen, während er an einem axialen Lösen von dem Halter gehindert wird. Weil die Spitze frei drehbar ist, ist sie grundsätzlich selbst schärfend.
Es versteht sich, daß Schneidmechanismen der oben beschriebenen Art verwendet wurden, um durch harte Materialien zu schneiden, wie zum Beispiel Gestein und Eis, zusätzlich zum Schneiden durch weichere Materialien, wie zum Beispiel Asphalt. Während des Gesteinschneidens gibt es an der Karbidspitze die höchste Abriebrate des Meißels, so daß die Abnutzungslebensdauer des Meißels durch die Karbidspitze bestimmt wird. Während des Schneidens relativ weicherer Materialien, wie zum Beispiel Asphalt, Kohle und Salz, gibt es jedoch die höchste Abriebsrate am Schaft, d. h. der Verschleiß wird durch den geschnittenen Asphalt hervorgerufen, welcher gegen den Schaft reibt und auf ihm aufschlägt. Wenn also Asphalt bei einer Oberflächenerneuerung einer Fahrstraße geschnitten wird, wird die Abnutzungslebensdauer des Schneidmeißels durch den Schaft bestimmt.
Es wäre wünschenswert, einen Schneidmeißel vorzusehen, der eine erhöhte Abnutzungsstandzeit hat, wenn er für das Schneiden weicherer Materialien verwendet wird, wie zum Beispiel Asphalt.
In der US-Patentschrift Nr. 4,725,098 , die hier unter Bezugnahme einbezogen wird, ist ein Schneidmeißel gezeigt, bei welchem eine Nut in einer schräg zulaufenden Seitenoberfläche des Meißelkopfes dicht hinter der in dem Meißelkopf angebrachten Karbidspitze eingearbeitet ist.
Eine verschleißfeste Schweißung ist in die Nut eingelegt, um einen verschleißfesten Ring zu bilden, der bündig mit der Seitenoberfläche sein kann oder radial etwas über diese vorstehen kann. Trotz der Bildung aus Hartmaterial ist der Ring einem beachtlichen Verschleiß durch das Schneiden unterworfen und hat deshalb eine etwas begrenzte Standzeit.
Die US-Patentanmeldung Nr. 20030141753, angemeldet am 30. Januar 2002 (jetzt US-Patent Nr. 6,709,065 ) mit dem Titel „Rotary Cutting Bit with Material-Deflecting Ledge" (Drehschneideinsatz mit Materialablenkleiste), die hier durch Bezugnahme einbezogen wird, benannte Erfinder Kent Peay und Timothy J. Shean, offenbart einen Schneidmeißel mit einer schräg zulaufenden Seitenoberfläche mit einer aus der verjüngten Oberfläche vorstehenden Leiste. Die Leiste kann mit dem übrigen Meißelträgerkörper einstückig sein oder als separater Ring auf dem Trägerkörper gebildet sein. Die Leiste hat einen ausreichenden Durchmesser relativ zu dem Abschnitt des Trägerkörpers darüber, so daß geschnittenes Material dazu neigt, sich an der Leiste zu sammeln, wobei das Trägerkörpermaterial darunter gegen Verschleiß abgeschirmt wird. Man fand jedoch, daß die Leiste bei einem solchen Schneidmeißel gegen Abnutzung höchst anfällig ist.
Andere Lösungsbeispiele auf diesem technischen Gebiet sind in den US-Patentdokumenten 6,378,952 , 6,196,636 , 3,932,952 und 20030122414 , den deutschen Patentdokumenten 101 63 717 , 38 18213 , 35 00 261 und 34 31 495 sowie der GB-Patentanmeldung Nr. 2,004,315 gezeigt. Alle diese bekannten Schneidmeißel haben Werkzeugträgerkörper oder Werkzeugaufbauten, die einem beachtlichen Verschleiß durch Schneiden unterworfen sind.
Es wäre wünschenswert, einen Schneidmeißel mit einem verschleißfesten Aufbau zur Verfügung zu stellen, der eine erhöhte Standzeit hat. Es wäre auch wünschenswert, einen Schneidmeißel zur Verfügung zu stellen, der einfach herzustellen ist und relativ wenige Herstellungstätigkeiten einschließt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Schneidmeißel für die Befestigung an einem Halter auf einer angetriebenen Aufnahme einen Meißelträgerkörper auf, eine Schneidspitze, die härter ist als der Trägerkörper und an dem Trägerkörper befestigt ist, wobei der Trägerkörper in dem Halter so angebracht ist, daß eine Drehung um eine Mittelachse des Schneidmeißels gestattet wird und ein axiales Lösen oder Entfernen von dem Halter unterdrückt wird, wobei ein Ring, der härter ist als der Trägerkörper, an dem Trägerkörper angebracht ist und der Schneidmeißel dadurch gekennzeichnet, daß: der Trägerkörper eine Vorderfläche hat, an welcher die Schneidspitze befestigt ist, und eine Seitenfläche hat, die unter der vorderen Fläche eine erste Schulter aufweist, welche sich im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse derart nach außen erstreckt, daß der Trägerkörper über der ersten Schulter nicht einen größeren Durchmesser hat als die erste Schulter; und daß der Ring an einer Vorderfläche der ersten Schulter derart an den Trägerkörper angebracht ist, daß der Ring ganz unter der Vorderfläche angeordnet ist, an welcher die Schneidspitze befestigt ist, so daß sich Material, welches geschnitten wird, auf dem Ring sammelt und ein Verschleiß des Trägerkörpers zwischen dem Ring und der Schneidspitze verhindert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und in welchen ist:
1 eine Seitenansicht eines Drehschneidmeißels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht eines Drehschneidmeißels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Darstellung einer Ansammlung von geschnittenem Material an dem Meißel; und
3 eine Seitenansicht eines Drehschneidmeißels gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Ein Schneidmeißel 21 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 1 und 2 gezeigt. Der Schneidmeißel 21 weist einen Hauptteil bzw. Trägerkörper 23 auf mit einer vorderen Oberfläche 25 und einer seitlichen Oberfläche 27. Die Seitenoberfläche 27 weist eine Schulter 29 unter der vorderen Oberfläche 25 auf, wobei sich die Schulter 29 im wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse des Trägerkörpers erstreckt. Eine Schneidspitze 31 ist an der vorderen Oberfläche 25 angebracht, gewöhnlich durch Hartlöten, und die Schneidspitze ist härter als der Trägerkörper 23.
Ein Ring 33, der härter als der Trägerkörper 23, ist an dem Trägerkörper an einer vorderen Oberfläche 35 der Schulter 29 befestigt, zum Beispiel durch Hartlöten. Der Trägerkörper 23 hat einen nicht größeren Durchmesser über der Schulter 29 als an der Schulter, und vorzugsweise ist mindestens ein Abschnitt 37 der Seitenoberfläche 27 des Trägerkörpers 23 zylindrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch, und zwar über der Schulter 29, so daß ein Ring mit einem kreisförmigen Innendurchmesser über den Trägerkörper zu der Schulter geschoben werden kann. Weil der Trägerkörper 23 nicht einen größeren Durchmesser über der Schulter 29 hat als die Schulter, ist es nicht notwendig, für die Einarbeitung einer Nut in den Trägerkörper Bearbeitungskosten aufzuwenden. Auch kann der Trägerkörper 23 kalt geformt werden. Der Ring 33 ist vorzugsweise über der Schulter 29 angeordnet und an dem Trägerkörper 23 bei derselben Tätigkeit hartgelötet, wodurch die Herstellungskosten minimal gemacht werden können, insbesondere wenn man sie mit Meißeln vergleicht, in denen eine Nut eingeformt werden muß. Wenn es jedoch erwünscht oder notwendig ist, kann die Schulter 29 Teil einer Nut in der Seitenoberfläche sein, und der Ring kann beispielsweise ein Spaltring sein, der durch obere und untere Oberflächen der Nut am Platz gehalten wird. Der Ring 33 ist mit einer im wesentlichen kreisförmigen Gestalt dargestellt, es versteht sich jedoch, daß der Ring jede beliebige gewünschte Gestalt haben kann, wie zum Beispiel hexagonal, oktagonal usw.
Bei dem in 3 gezeigten Schneidmeißel 21' weist der Trägerkörper 23' unter der ersten Schulter 29 eine zweite Schulter 39 auf. Wieder hat der Trägerkörper 23 nicht einen größeren Durchmesser über der zweiten Schulter 39 als an der zweiten Schulter, um ein Gleiten oder Schieben eines zweiten Ringes 41 über den Trägerkörper zu der zweiten Schulter zu erleichtern, wo er an einer vorderen Oberfläche der zweiten Schulter an dem Trägerkörper angebracht wird. Wenn es jedoch erwünscht oder notwendig ist, kann die Schulter 39 wieder Teil einer Nut in der Seitenoberfläche sein, und der Ring 41 kann beispielsweise ein Spaltring sein, der durch obere und untere Oberflächen der Nut am Platz gehalten wird.
Ein Abstand A zwischen der vorderen Oberfläche 25 und einer Oberseite 43 des Ringes 33, geteilt durch einen Abstand B zwischen der vorderen Oberfläche und einer Bodenoberfläche 45 des Trägerkörpers, beträgt vorzugsweise 0,15 bis 0,5. Es ist beabsichtigt, daß sich geschnittenes Material an dem Ring 33 sammelt und einen Verschleiß des Trägerkörpers 23 zwischen dem Ring und der Schneidspitze 31 durch Ablenken weiteren Materials verhindert. Ein Flansch 47, der vorzugsweise mit dem Trägerkörper einstückig ist, ist vorzugsweise am Boden des Trägerkörpers 23 vorgesehen. Geschnittenes Material neigt dazu, sich an dem Flansch 47 in einer Weise ähnlich derjenigen anzusammeln, in welcher sich Material am Ring 33 sammelt.
In der Vergangenheit neigte ein Verschleißmuster zwischen der Schneidspitze und einem Bodenflansch an einem Trägerkörper dazu, sich der Gestalt des „Golf Tees" anzunähern, wie durch die gestrichelte Linie X in 2 gezeigt ist. Man hat gefunden, daß das Vorsehen des Rings 33 in einem Bereich, der normalerweise erheblichem Verschleiß unterworfen ist, zu einem beachtlich reduzierten Volumenverlust an Material von dem Trägerkörper 23 führt und dazu neigt, sich der Gestalt des doppelten „Golf Tees" anzunähern, wie in dem schraffierten Bereich Y in 2 gezeigt ist. Während es wünschenswert ist, einen Verschleiß des Trägerkörpers zu verhindern, ist es auch erwünscht sicherzustellen, daß der Ring 33 sich in einem ausreichenden Abstand von der Schneidspitze 31 befindet, um ein Abstumpfen der Schneidtätigkeit zu vermeiden, was dadurch gewährleistet werden kann, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand A und dem Abstand B im Bereich von 0,15 bis 0,5 gehalten wird. Wenn eine zweite Schulter 39 und ein zweiter Ring 41 vorgesehen sind, wie in 3 gezeigt ist, ist es bevorzugt, daß ein Abstand A zwischen der vorderen Oberfläche 25 und einer Oberseite 49 des zweiten Rings 41, geteilt durch den Abstand B zwischen der vorderen Oberfläche und einer Bodenoberfläche 45 des Trägerkörpers, wie bei dem ersten Ring 33 0,15 bis 0,5 beträgt. Hierdurch besteht die Neigung, daß sowohl der erste Ring 33 als auch der zweite Ring 41 dort angeordnet werden, wo ansonsten ein Bereich maximalen Verschleißes an dem Trägerkörper 23 ist.
Ein Durchmesser C der Schneidspitze 31, geteilt durch einen Durchmesser D des Trägerkörpers 23 am Boden der Schneidspitze beträgt vorzugsweise 0,72 bis 0,95. Die vordere Oberfläche 25 ist vorzugsweise mit einer Ausnehmung versehen, um eine Stauwand 51 zu bilden, in welcher die Schneidspitze durch Hartlöten angebracht wird. Zu den Zwecken der Stauwand 49 gehören das Verhindern des Herausfließens von Lötflüssigkeit aus dem Bereich zwischen der Schneidspitze 31 und der vorderen Oberfläche 25 und Wirken beim Spannungsabbau, wenn sich der Trägerkörper 23 abkühlt. Wenn C/D näher an 1 herankommt, wird die Dicke der Stauwand 49 verringert, und es wird weniger Material benötigt, um den Trägerkörper 23 zu bilden. Sobald sich C/D von 1 nach 0 hin bewegt, hat der Trägerkörper 23 mehr Material und seine nützliche Dauerhaltbarkeit neigt dazu, sich der der Schneidspitze 31 zu nähern, die aus härterem Material hergestellt ist.
Der Durchmesser C der Schneidspitze 31, dividiert durch einen Außendurchmesser E des Rings, beträgt vorzugsweise 0,60 bis 0,80. Wie man in den 1 bis 3 sieht, hat die Schneidspitze 31 vorzugsweise eine Bodenoberfläche 52, die an der vorderen Oberfläche 25 innerhalb der Stauwand 49 durch Hartlöten angebracht ist, einen konkaven Oberflächenabschnitt 53, der sich zu einer Bruchstelle 55 nach oben erstreckt, und einen Spitzenabschnitt 57, der im allgemeinen konvex ist. Wie man in den 2 und 3 sieht, erstreckt sich ein imaginärer Konus 59 durch einen Punkt 61 auf der äußeren Kante des Flansches 47 und die Bruchstelle 55 zu einer Stelle 63 über dem Spitzenabschnitt 57 längs der Mittelachse des Trägerkörpers 23. Man hat es für wünschenswert gefunden, alle Stellen bzw. Punkte auf dem Schneidmeißel 21, einschließlich den Stellen auf dem Ring 33, innerhalb oder wenigstens im wesentlichen innerhalb dieses Konus 59 zu halten. Stellen, die sich über den Konus nach außen erstrecken, neigen dazu, gegen Verschleiß zu sehr verwundbar zu sein. Dadurch, daß man C/E im Bereich von 0,60 bis 0,80 hält, insbesondere wenn A/B 0,15 bis 0,50 ist und C/D 0,72 bis 0,95 ist, neigt die äußerste Stelle auf dem Ring 33 dazu, auf den Konus 59 oder innerhalb desselben zu fallen, und ist weniger dem Verschleiß unterworfen. Die oben beschriebenen Verhältnisse im Zusammenhang mit dem Schneidmeißel, welcher nur den Ring 33 hat, gelten vorzugsweise auch für Meißel mit zwei oder mehr Ringen, zum Beispiel den Meißel 21' mit dem in 3 gezeigten Ring 41.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, daß Hinzufügungen, Streichungen, Modi fikationen und Austauschtätigkeiten, die nicht speziell beschrieben sind, vorgenommen werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung, wie er in den anliegenden Ansprüchen definiert ist, verlassen wird.

Claims

Schneidmeißel (21) für die Befestigung an einem Halter auf einer angetriebenen Aufnahme und mit einem Meißelträgerkörper (23), einer Schneidspitze (31), die härter ist als der Trägerkörper und an dem Trägerkörper befestigt ist, wobei der Trägerkörper in dem Halter so angebracht ist, daß eine Drehung um eine Mittelachse des Schneidmeißels (21) gestattet wird und ein axiales Entfernen von dem Halter unterdrückt wird, wobei ein Ring (33), der härter ist als der Trägerkörper (23), an dem Trägerkörper angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß: der Trägerkörper (23) eine Vorderfläche (25) hat, an welcher die Schneidspitze (31) befestigt ist, und eine Seitenfläche (27) hat, die unter der vorderen Fläche (25) eine erste Schulter (29) aufweist, welche sich im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse derart nach außen erstreckt, daß der Trägerkörper (23) über der ersten Schulter (29) nicht einen größeren Durchmesser hat als die erste Schulter (29); und daß der Ring (33) an einer Vorderfläche (35) der ersten Schulter (29) derart an dem Trägerkörper (23) angebracht ist, daß der Ring (33) ganz unter der Vorderfläche (25) angeordnet ist, an welcher die Schneidspitze befestigt ist, so daß sich Material, welches geschnitten wird, auf dem Ring (33) sammelt und ein Verschleiß des Trägerkörpers zwischen dem Ring und der Schneidspitze (31) verhindert wird.
Schneidmeißel (21) nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt der Seitenfläche (27), welche über der ersten Schulter (29) angeordnet ist, zylindrisch ist.
Schneidmeißel (21) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ring (33) an der Vorderfläche (35) der ersten Schulter (29) durch Hartlöten angebracht ist.
Schneidmeißel (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Durchmesser (C) einer Bodenfläche (52) der Schneidspitze (31), geteilt durch den Durchmesser (D) des Trägerkörpers (23) an der Bodenfläche (52) der Schneidspitze (31), 0,72 bis 0,95 beträgt.
Schneidmeißel (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Abstand (A) zwischen der Vorderfläche (25) und einer Oberseite (43) des Ringes (33), geteilt durch einen Abstand (B) zwischen der Vorderfläche (25) und einer Bodenfläche (45) des Trägerkörpers (23), 0,15 bis 0,5 beträgt.
Schneidmeißel (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Durchmesser (C) einer Bodenfläche (52) der Schneidspitze (31), geteilt durch einen Außendurchmesser (E) des Ringes (33), 0,60 bis 0,80 beträgt.
Schneidmeißel (21') nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Trägerkörper (23') eine zweite Schulter (39) unter der ersten Schulter (29) aufweist und nicht einen größeren Durchmesser über der zweiten Schulter (39) hat als an der zweiten Schulter (39) und daß der Schneidmeißel (21') einen zweiten Ring (41) aufweist, der härter ist der Trägerkörper (23') und an einer Vorderfläche der zweiten Schulter (39) an dem Trägerkörper (23') angebracht ist.
Schneidmeißel (21') nach Anspruch 7, wobei ein Abstand (A') zwischen der Vorderfläche (25) und einer Oberseite (49) des zweiten Ringes (41), geteilt durch einen Abstand (B') zwischen der Vorderfläche (25) und einer Bodenfläche (45) des Trägerkörpers (23'), 0,15 bis 0,5 beträgt.
Schneidmeißel (21, 21') nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schneidspitze (31) einen Flanschabschnitt (47), einen Spitzenabschnitt (57) und einen Seitenabschnitt (53) hat, wobei der Spitzenabschnitt (57) eine allgemein konvexe Gestalt hat, der Seitenabschnitt (53) sich zwischen dem Flansch und dem Spitzenabschnitt erstreckt und der Seitenabschnitt (53) allgemein konkave Gestalt hat und den Spitzenabschnitt (57) an einer Bruchstelle (55) schneidet.
Schneidmeißel (21, 21') nach Anspruch 9, wobei der Trägerkörper (23, 23') einen Flanschabschnitt (47) hat, ein imaginärer Konus (59) von der Bruchstelle (55) und dem Flanschabschnitt (47) bestimmt wird und der Ring (33) innerhalb des imaginären Konus (59) angeordnet ist.
Schneidmeißel (21, 21') nach Anspruch 10, wobei alle Abschnitte des Schneidmeißels (21, 21') zwischen dem Spitzenabschnitt (57) und dem Flanschabschnitt (47) im wesentlichen innerhalb des imaginären Konus (59) angeordnet sind.