[發明專利]用于采礦機的切削工具

無效

• 申請號: 201080021777.6
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN102421990A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: R·格雷爾;R·格里夫;J·阿克曼
• 申請（專利權）人: 桑德威克采礦和建筑有限責任公司
• 主分類號: E21C35/183
• 分類號: E21C35/183
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;楊國治

技術領域

本發明涉及一種用于采礦機、尤其截煤機(Schraemmaschine)的切削工具，其包括工具基體和被固定在工具基體的容納孔中的由金剛石復合材料構成的刀頭。另外，本發明涉及一種帶有至少一個切削工具的截煤滾筒。另外，本發明涉及一種用于制造切削工具的方法。

背景技術

用于采礦機的切削工具例如以所謂的插刀(Meiβel)的形式已知，其例如使用在煤的開采中或在隧道建造中。插刀通常布置在切削滾筒或截煤滾筒的圓周處，其中，通過選擇相應的切削迎角(Schneidanstellwinkel)實現，通常逐漸變尖的插刀由于切削滾筒或截煤滾筒的旋轉的運動這樣與待開采的材料或待鏟除的巖石達到接合，使得材料或巖石通過切削或刮除(Abkratzen)被從工作面(Ortsbrust)的表面揭下。插刀通常由基體和固定在基體的容納孔中的刀頭構成。為了也可有效地鏟除更硬的巖石，刀頭由特別堅硬的且耐磨的材料構成。作為用于刀頭的材料，就此而言建議例如碳化鎢或碳化鎢-鈷復合材料。

一種特別抗磨的構造通過使用帶有由金剛石或多晶體的金剛石復合材料構成的刀尖的切削工具或插刀來實現。在此，切削工具的刀頭可僅具有由金剛石復合材料構成的外覆層或完全由這樣的金剛石復合材料構成。

例如，文件US?5,161,627展示且描述了一種帶有刀頭的圓柄插刀，刀頭為錐狀的且構造有經倒圓的刀尖。在刀頭的表面上施加有由多晶體的金剛石復合材料構成的層。該層為大約0.04英寸(0.1cm)。帶有由多晶體的金剛石材料構成的覆層的錐形的刀頭也可由文件US4,811,801得悉。對于文件US?6,733,087的內容，作為用于刀頭的耐磨損的敷層提及金剛石、多晶體的金剛石材料、立方體的氮化硼粘合劑、自由的碳化物或它們的組合。

基于新一代的金剛石復合材料(其在文件WO?88/07409A1和文件WO?90/01986A1中進行描述)，在文件EP?1283936B1中建議了一種帶有逐漸變尖的刀頭的切削工具，刀頭由借助于碳化硅基質彼此相連接的金剛石晶體構成。為了連接刀頭與工具基體，指出了一種金屬基復合材料(Metallmatrix-Verbundwerkstoff)。

除了刀頭的材料之外，相應的切削幾何形狀(Schneidgeometrie)對于可獲得的切削性能來說是決定性的。切削幾何形狀一方面由插刀刀尖的形狀且另一方面由在插刀刀尖處出現的周向力和取決于巖石的法向力(Normalkraft)限定。為了優化切削系統，即為了最大程度地減小到切削插刀上的彎曲力，應這樣設計切削幾何形狀，即，形成與切削軸線、即與插刀的軸線一致的所引起的(resultierende)切削力。在此須注意的是，切削幾何形狀由于刀頭的磨損不變化成形成與插刀軸線圍成一個角度的所引起的切削力，這導致插刀和尤其插刀基體的翻傾負荷或翻傾運動。

切削試驗顯示，當在最短的時間內磨損層剝落，以此初始確定的且優化的切削幾何形狀那么不再存在時，帶有由金剛石復合材料構成的覆層的刀頭就此而言是不利的。在由文件WO?88/07409A1和文件WO?90/01986A1中所描述的金剛石復合材料構成的刀頭中得出更好的結果，這是因為磨損由于改善的磨損特性而被顯著減少或者因為必要時發生的磨損均勻分布地出現，使得切削幾何形狀不被明顯改變。

從這些基本考慮此時得出，對于保持恒定高的切削性能非常重要的是，使用完全由金剛石復合材料構成(如其例如是在文件EP?1283936B1的內容中的那種情況)的刀頭，且同時選擇在其中可盡可能地避免到刀頭或工具基體上的翻傾力矩的切削幾何形狀。然而，在使用完全由金剛石復合材料構成的刀頭的情況下產生與工具基體的足夠穩定的連接的問題。由于其公價的原子鍵，金剛石即不能容易地以傳統的焊接材料來潤濕和結合。此外，較高的焊接溫度承受金剛石的可能損壞的危險且此外由于對應的反應層的構造可導致金剛石在相對焊接材料的界面處的分解(Zersetzung)。

發明內容

因此，本發明的目的在于以簡單的方式改善刀頭在工具基體中的固定且在盡可能保持相同的切削幾何形狀的情況下延長切削工具的使用壽命。