專利名稱：帶有保護性構件的切削刀具組件的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種切削刀具組件，該切削刀具組件可用于撞擊基底或地層，例如像浙青路面材料、煤沉積物、礦物構層等。此類切削工具組件典型地包括一個定位在刀夾具中的可旋轉的切削刀具，該刀夾具包括但不限于一個底座或座架，該底座或座架被固定到一個可旋轉的轉鼓上或者一個快速更換刀架和/或套管上，如普遍已知的。
背景技術：
如能夠認識到的，這些可旋轉的切削刀具和其夾具在對這些部件產生磨損、以及其他可能由于工作條件惡劣而引起失效的惡劣環境中工作。盡管這些切削刀具要經受磨損是不可避免的，這種切削刀具在工作過程中圍繞其中央縱向軸線進行旋轉的能力總體上延長了切削刀具的使用壽命。因此可以了解到，切削刀具或切削刀具組件的、在工作過程中協助切削刀具進行旋轉的多個特征對于切削刀具(和切削刀具組件)的運作以及地層切削機器的整體運作是有益的。如本領域的普通技術人員所知，夾具的使用壽命比切削刀具的使用壽命長得多。每個夾具旨在適應由此夾持的切削刀具的許多變化，直到必須替換該夾具。在地層切削機器(像路面銑刨機)的情況下，維持該銑削模式是重要的。影響銑削模式的一個因素是該夾具的前面所遭受的磨損程度。為了減少對該夾具前面的磨損，該切削刀具攜帶了介于該切削刀具與該夾具之間的一個保護性構件，例如一個墊圈。該保護性構件保護該夾具的前面免受磨損。然而，仍然還希望提供一種改進的切削刀具組件，該組件在已知的切削刀具組件基礎上進行了改進。還希望提供一種改進的切削刀具組件，該組件更好地保護該夾具的前面免受磨損。
發明內容
根據本發明的一個方面，一種用于撞擊地層的切削刀具組件包括一個包含孔的夾具、一個被可旋轉地包含在該夾具的孔內的切削刀具以及一個介于該切屑刀具與該夾具之間的保護性構件。該保護性構件具有一個與該切削刀具相鄰的第一表面以及一個與該夾具相鄰的第二表面，其中該第一表面具有的第一硬度大于該第二表面的第二硬度。在一個方面，該第一硬度是大于該第二硬度的。在本發明的另一個方面，一種用于沖擊地層的切削刀具組件包括一個包含孔的夾具，該孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面。該組件還包括一個被可旋轉地包含在該夾具的孔內的切削刀具，并且該切削刀具具有一個朝后的肩臺。該組件進一步包括可定位在該切削刀具與該夾具之間的一個保護性構件。該保護性構件具有一個與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的第一表面以及一個與該夾具的前表面相鄰的第二表面,其中該第一表面具有的第一硬度大于該第二表面的第二硬度。在一個方面，該保護性構件的第二表面是與該夾具的前表面直接接觸的。在另一個方面，該保護性構件的第一表面是與該切削刀具的朝后的肩臺直接接觸的。根據本發明的又另一個方面，一個保護性構件，其被定位在包含孔的夾具與可旋轉地包含在該夾具的孔內的切削刀具之間以便提供一種用于撞擊地層的切削刀具組件，包括一個與該切削刀具相鄰的第一表面以及一個與該夾具相鄰的第二表面，其中該第一表面具有的第一硬度是大于該第二表面的第二硬度。在本發明的另一個方面，一種用于沖擊地層的切削刀具組件包括一個包含孔的夾具，該孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面。該組件還包括一個該可旋轉地包含在該夾具的孔內的切削刀具，并且該切削刀具具有一個朝后的肩臺。該組件進一步包括一個可定位在該切削刀具與該夾具之間的保護性構件。該保護性構件具有一個與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的第一構件以及一個與該夾具的前表面相鄰的第二構件，其中該第一構件具有的第一硬度大于該第二構件的第二硬度。在一
個方面，該保護性構件的第二構件是與該夾具的前表面直接接觸的。在另一個方面，該保護性構件的第一構件是與該切削刀具的朝后的肩臺直接接觸的。根據本發明的另一個方面，一種用于撞擊地層的切削刀具組件包括一個包含孔的夾具、一個被可旋轉地包含在該夾具的孔內的切削刀具以及一個介于該切屑刀具與該夾具之間的保護性構件。該保護性構件具有一個與該切削刀具相鄰的第一部分以及一個與該夾具相鄰的第二部分，其中該第一部分具有的第一硬度大于該第二部分的第二硬度。在對本說明書和附圖進行綜合考慮之后，將更全面地理解本發明的這些以及其他方面。
圖I是根據本發明的一個方面的切削刀具組件的分解圖。圖2是根據本發明一個方面的圖I所示的切削刀具組件的組裝后側視圖。圖3是根據本發明的一個方面在圖I的線3-3處獲取的保護性構件的截面視圖。圖4是根據本發明的一個方面的與圖3類似的視圖，展示了保護性構件的不同硬度。圖5是根據本發明的一個方面的、與圖I類似的另外的切削刀具組件的分解圖。
具體實施例方式參見圖I到圖3，展示了根據本發明的一個方面的一種總體上被指定為10的切削刀具組件。該切削刀具組件10總體上對于在撞擊地層時產生切削碎片是有用的。切削刀具組件10包括一個夾具12，該夾具一般被固定到一個從動構件11上，該從動構件是例如像一個輪、一個鏈、或一個轉鼓，例如在可以用于銑削浙青道路表面的路面銑刨機的情況下。夾具12具有一個夾具本體14，它提供了一個底座16以及一個圍繞中央孔20的軸向前面或表面18。軸向前面18提供了一個面向軸向向前方向的光滑表面。該軸向前面18在孔20的軸向前端22處包圍該孔。切削刀具組件10還包括一個可旋轉的切削刀具24，它被保持在該夾具12的中央孔20之中。該可旋轉的切削刀具24是與Ojanen等人的美國專利號6，478，383B1中示出且說明的切削刀具相類似的。切削刀頭24具有一個長形的切削刀具本體26，該本體具有一個軸向前端28和一個軸向后端30。切削刀具本體26還提供了一個與該軸向后端30相鄰的柄32。切削刀具本體26進一步具有一個與該軸向前端28相鄰的頭部分34。在該柄32與該頭部分34的連接處存在一個朝后的肩臺36。朝后的肩臺36提供了一個光滑的、平的表面。切削刀具24還具有一個硬質燒結碳化物刃尖38，該刃尖是例如通過硬釬焊而固定到該切削工具本體26的軸向前端28處的一個承窩(未展示)上。切削刀具組件10進一步包括一個保護性構件40，該構件具有一個中央開口 41。該保護性構件40介于該切削刀具24與該夾具12之間。更特別地，該保護性構件40被定位在該切削刀具24與該夾具12之間并且被接收在該柄32上。在一個方面，該保護性構件40是可旋轉的。在另一方面，該保護性構件40總體上是圓形的，但應認識到根據本發明可以提供其他形狀。在又另一個方面，該保護性構件40是一個墊圈。該保護性構件40具有一個與該切削刀具 24相鄰的第一表面，如一個軸向前表面
42。在一個方面，該保護性構件40的軸向前表面42與該切削刀具24的朝后的肩臺36相鄰。在另一個方面，該軸向前表面42是與該切削刀具24的朝后的肩臺36直接接觸的。保護性構件40還包括一個與該夾具12相鄰的第二表面，如一個軸向后表面44。在一個方面，該保護性構件40的軸向后表面44與該夾具12的軸線前表面18相鄰。在另一個方面，該軸向后表面44是與該夾具12的軸線前表面18直接接觸的。將認識到的是，當該切削刀具組件10處于組裝位置中(參見圖2)時，該保護性構件40是位于該切削刀具24與該夾具12之間以便當該切削刀具24在工作過程中旋轉時在該夾具12的軸線前面18與該可旋轉切削刀具24的肩臺36之間提供磨損保護。該切削刀具24是可旋轉地保持在該夾具12的孔20之內的。在這個方面，切削刀具24的柄32被接收在該孔20之內。介于該夾具12的軸向前面或表面18與該切削刀具24的朝后的肩臺表面36之間的是保護性構件40。根據本發明的一個方面，該保護性構件40的設置方式是在該切削刀具24與該刀夾具12之間提供改進的磨損保護。更特別地，該保護性構件40的設置方式是在該切削刀具24的朝后的肩臺36與該刀夾具12的軸向前表面18之間提供增加的磨損保護。這種改進的磨損保護是由該保護性構件40的軸線前表面42來提供的，該軸線前表面具有的硬度與該軸向后表面44的硬度不同。在一個方面，該軸向前表面42具有的硬度值是大于該軸向后表面44的硬度值。在本發明的另一個方面，該夾具12的軸向前表面18具有的硬度值是大于該保護性構件40的軸向后表面44的硬度。在另一方面，該切削刀具24的朝后的肩臺36具有的硬度是小于或等于該保護性構件40的軸向前表面42的硬度值。在使用中，該切削刀具24和保護性構件40 (例如墊圈)進行旋轉并且在切削環境(例如浙青)下，這些磨料顆粒進入這些旋轉構件之間。已經確定的是，當一個表面比另一個軟時，相比于較硬的構件而言大部分磨蝕性磨損是發生在較軟的構件上。因此，通過使軸向后表面44比該夾具12的軸向前表面18更軟，則更多的磨損將會發生在保護性構件40上而不是夾具12上，并且當隨著每個切削刀具24變化而更換保護性構件40時，磨損被轉移到一個可消耗的部件上而不是轉移到被固定到該機器上的夾具12上。還已經確定的是，該切削刀具24在該保護性構件40的軸向前表面42上的旋轉可以通過使表面42的硬度等于或大于該肩臺36的硬度而得到改進。當表面42更硬時，更多的磨損發生在肩臺36上并且更少的磨損發生在該保護性構件40上，這使得該保護性構件40的軸向后表面44能夠具有更高百分比的由于磨損造成的損失。當切削刀具24和保護性構件40的組件被頻繁更換時，將這些磨損部件進行更新。該軸向前表面42的硬度可以是大于或等于約50RC (RC是洛氏C硬度)。在一個方面，該軸向前表面42的硬度可以是處于約50RC到約58RC的范圍內。該軸向后表面44的硬度可以是小于約45RC。在一個方面，該軸向后表面44的硬度可以是處于約38RC到約45RC的范圍內。保護性構件40的表面42和44的硬度不同可以通過選擇性淬火、選擇性感應淬火、或者選擇性感應回火來實現。在一個方面，選擇性淬火提供了一個相對不受淬火介質影響的部件。這可以通過隔離一個區域進行更慢的冷卻來實現，這樣該淬火介質僅僅接觸該部件的有待快速冷卻的那些區域。因此，將認識到的是，通過僅將該保護性構件40的軸向前表面42而不將軸向后表面44進行選擇性淬火，表面44的硬度將受到淬火強度的影響并且受到材料的(例如，鋼)合金組成的影響。選擇性淬火是一個單一的過程并且使用更低的合金鋼并且因此提供了最小的成本選擇。1在另一方面，選擇性感應淬火也是生產本發明的保護性構件40的一個選擇。例如，標準的完全硬化的墊圈(標稱地是43-48RC)在軸向前表面42上通過感應而被再加熱而且被淬火以便將這個表面上的硬度升高到55RC。該加工確實進一步將該軸向后表面44軟化到35RC。圖4是根據本發明的一個方面的與圖3類似的視圖，展示了可以為保護性構件40提供的不同硬度的一個實例，。確切地說，一個第一部分，例如與該軸向前表面42相鄰的一個更淡色調的區域46，具有增加的硬度，的因為例如選擇性感應硬化或用于提供所希望的選擇性硬化的其他技術。一個第二部分，例如與軸向后表面44相鄰的更暗色調的區域48，具有的硬度是低于該更淡色區域46的。因此，該保護性構件40的軸線前表面42被提供成具有的硬度與該軸向后表面44的硬度不同。在一個方面，因此該軸向前表面42具有的硬度值是大于該軸向后表面44的硬度值。圖5是根據本發明的一個方面的、與圖I類似的另外的切削刀具組件的分解圖。確切地說，在圖5中，該保護性構件140包括一個第一構件142，例如一個第一墊圈；以及一個第二構件144，例如一個第二墊圈。在一個方面，該保護性構件140的第一構件142是與該切削刀具24的朝后的肩臺36相鄰，并且該保護性構件140的第二構件144是與該夾具12的軸向前表面18相鄰。在另一個方面，該第一構件142是與該切削刀具24的朝后的肩臺36直接接觸的，而該第二構件144是與該夾具12的軸向前表面18直接接觸的。這些構件142和144可以是獨立的部件，或者它們可以通過例如機械地鉚接、膠合、或硬釬焊在一起來而彼此附接。根據本發明的一個方面，該保護性構件140的設置方式是在該切削刀具24與該刀夾具12之間提供改進的磨損保護。更特別地，該保護性構件140的設置方式是在該切削刀具24的朝后的肩臺36與該刀夾具12的軸向前表面18之間提供增加的磨損保護。這種改進的磨損保護是由該保護性構件140的第一構件142來提供的，該第一構件具有的硬度與該第二構件144的硬度不同。在一個方面，該第一構件142具有的硬度值是大于該第二構件144的硬度值。
在本發明的另一個方面，在長的使用壽命的切削應用中，當被切削的材料對于這些碳化物鑲片不是非常磨蝕性的時候，該鋼制切削刀具本體26和該保護性構件40的磨損變成了主要的因素。保護性構件40的磨損可能太激烈以至于該切削刀具24不是因為該切削刃尖38或本體26被磨損掉而是為了保護該夾具12的軸線前表面的面18免受磨損而被 過早更換。在此列出的本發明的多個方面將減少這種影響。雖然已經出于解說目的在上面說明了本發明的多個具體的方面，但是對于本領域那些普通技術人員而言明顯的是可以對本發明的細節進行多種變更而并不背離如所附權利要求書中限定的本發明。
權利要求
1.一種用于撞擊地層的切削刀具組件，該切削刀具組件包括 一個夾具，該夾具包含一個孔； 一個切削刀具，該切削刀具被可旋轉地包含在該夾具的孔之內；以及 一個介于該切削刀具與該夾具之間的保護性構件，該保護性構件具有一個與該切削刀具相鄰的第一表面以及一個與該夾具相鄰的第二表面，其中該第一表面具有的第一硬度與該第二表面的第二硬度不同。
2.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該第一硬度是大于該第二硬度的。
3.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該第一硬度是大于約50RC。
4.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該第二硬度是小于約45RC。
5.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該夾具的孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面，并且其中該保護性構件的第二表面是與該夾具的前表面相鄰的。
6.如權利要求5所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第二表面是與該夾具的前表面相接觸的。
7.如權利要求5所述的切削刀具組件，其中，該夾具的前表面具有的硬度是大于該保護性構件的第二表面的第二硬度。
8.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該切削刀具具有一個朝后的肩臺，并且其中該保護性構件的第一表面是與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的。
9.如權利要求8所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第一表面是與該切削刀具的朝后的肩臺相接觸的。
10.如權利要求8所述的切削刀具組件，其中，該切削刀具的朝后的肩臺具有的硬度是小于或等于該保護性構件的第一表面的第一硬度。
11.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件是可旋轉的。
12.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件是基本上圓形的。
13.如權利要求I所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件是一個墊圈。
14.一種用于撞擊地層的切削刀具組件，該切削刀具組件包括 一個夾具，該夾具包含一個孔，該孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面； 一個切削刀具，該切削刀具被可旋轉地包含在該夾具的孔內，并且該切削刀具具有一個朝后的肩臺；以及 一個在該切削刀具與該夾具之間可定位的保護性構件，該保護性構件具有一個與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的第一表面以及一個與該夾具的前表面相鄰的第二表面，其中該第一表面具有的第一硬度是大于該第二表面的第二硬度的。
15.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該第一硬度是大于約50RC。
16.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該第二硬度是小于約45RC。
17.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第二表面是與該夾具的前表面相接觸的。
18.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該夾具的前表面具有的硬度是大于該保護性構件的第二表面的第二硬度。
19.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第一表面是與該切削刀具的朝后的肩臺相接觸的。
20.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該切削刀具的朝后的肩臺具有的硬度是小于或等于該保護性構件的第一表面的第一硬度。
21.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件是可旋轉的。
22.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件是基本上圓形的。
23.如權利要求14所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件是一個墊圈。
24.一種保護性構件，該保護性構件被定位在一個含孔的夾具與一個可旋轉地包含在該夾具的孔內的切削刀具之間以便提供用于撞擊地層的切削刀具組件的，該保護性構件包括 一個與該切削刀具相鄰的第一表面以及一個與該夾具相鄰的第二表面，其中該第一表面具有的第一硬度是大于該第二表面的第二硬度的。
25.如權利要求24所述的保護性構件，其中，該第一硬度是大于約50RC。
26.如權利要求24所述的保護性構件，其中，該第二硬度是小于約45RC。
27.如權利要求24所述的保護性構件，其中，該保護性構件是可旋轉的。
28.如權利要求24所述的保護性構件，其中，該保護性構件是基本上圓形的。
29.如權利要求24所述的保護性構件，其中，該保護性構件是墊圈狀的元件。
30.一種用于撞擊地層的切削刀具組件，該切削刀具組件包括 一個夾具，該夾具包含一個孔，該孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面； 一個切削刀具，該切削刀具被可旋轉地包含在該夾具的孔內，并且該切削刀具具有一個朝后的肩臺；以及 一個在該切削刀具與該夾具之間可定位的保護性構件，該保護性構件具有一個與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的第一構件以及一個與該夾具的前表面相鄰的第二構件，其中該第一構件具有的第一硬度是大于該第二構件的第二硬度的。
31.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該第一構件是一個墊圈。
32.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該第二構件是一個墊圈。
33.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該第一硬度是大于約50RC。
34.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該第二硬度是小于約45RC。
35.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第二構件是與該夾具的前表面相接觸的。
36.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該夾具的前表面具有的硬度是大于該保護性構件的第二構件的第二硬度。
37.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第一構件是與該切削刀具的朝后的肩臺相接觸的。
38.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該切削刀具的朝后的肩臺具有的硬度是小于或等于該保護性構件的第一構件的第一硬度。
39.如權利要求30所述的切削刀具組件，其中，該第一構件是鄰接該第二構件的。
40.一種用于撞擊地層的切削刀具組件，該切削刀具組件包括一個夾具，該夾具包含一個孔； 一個切削刀具，該切削刀具被可旋轉地包含在該夾具的孔之內；以及 一個介于該切削刀具與該夾具之間的保護性構件，該保護性構件具有一個與該切削刀具相鄰的第一部分以及一個與該夾具相鄰的第二部分，其中該第一部分具有的第一硬度是大于與該第二部分的第二硬度。
41.如權利要求40所述的切削刀具組件，其中，該夾具的孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面，并且其中該保護性構件的第二部分包括一個與該夾具的前表面相鄰的表面。
42.如權利要求41所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第二部分的表面是與該夾具的前表面相接觸的。
43.如權利要求40所述的切削刀具組件，其中，該切削刀具具有一個朝后的肩臺，并且其中該保護性構件的第一部分包括一個與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的表面。
44.如權利要求43所述的切削刀具組件，其中，該保護性構件的第一部分的表面是與該切削刀具的朝后的肩臺相接觸的。
全文摘要
一種用于撞擊地層的切削刀具組件包括一個包含孔的夾具，該孔具有一個軸向前端，并且該夾具具有一個在該孔的軸向前端處包圍該孔的前表面。該組件還包括一個切削刀具，該切削刀具被可旋轉地包含在該夾具的孔內，并且該切削刀具具有一個朝后的肩臺。該組件進一步包括一個保護性構件，該構件是可定位在該切削刀具與該夾具之間的。該保護性構件具有一個與該切削刀具的朝后的肩臺相鄰的第一表面以及一個與該夾具的前表面相鄰的第二表面，其中該第一表面具有的第一硬度大于該第二表面的第二硬度。在一個方面，該保護性構件的第二表面是與該夾具的前表面直接接觸的。在另一個方面，該保護性構件的第一表面是與該切削刀具的朝后的肩臺直接接觸的。
文檔編號E21C35/18GK102900012SQ20121024329
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月13日 優先權日2011年7月25日
發明者R·W·奧賈南, D·C·羅利特 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司