CN106967980A - 用于切削工具的保持件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于切削工具的保持件。还提供了一种选择性地对切削工具的保持件进行表面硬化的方法。该方法包括在保持件的外表面上产生凹槽。该方法还包括在保持件的凹槽内施加耐磨材料以形成耐磨层。该方法包括对具有耐磨层的保持件进行热处理。

Description

用于切削工具的保持件

技术领域

本发明涉及切削工具，且更具体地涉及一种选择性地对切削工具的保持件进行表面硬化的切削工具和方法。

背景技术

一种切削工具，包括保持件和切削尖端。切削尖端铜焊到保持件上。切削尖端通常包括硬质合金切削尖端。当前的切削工具设计导致在切削尖端完全磨损之前保持件的故障。这导致浪费切削尖端的可使用寿命和对于顾客额外的拥有和操作成本。在切削尖端完全磨损之前保持件的故障也减少了更换间隔时间，这是不希望的。

美国专利8,753,755描述了一种主体，例如用于切削煤的捡拾工具。捡拾工具包括钢基底和熔合到钢基底的硬面结构。该硬面结构包括至少1wt％的Si，至少5wt％的Cr和至少40wt％的W。基本上硬面结构的平衡包括碳和选自Fe、Co、Ni以及这些元素的合金组合的铁族金属M。硬面结构包括多个具有至少1微米的平均长度的细长或板状微结构，多个具有小于200纳米的平均尺寸的纳米颗粒，以及粘合剂材料。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种选择性地对切削工具的保持件进行表面硬化的方法。该方法包括在保持件的外表面上形成凹槽。该方法还包括在保持件的凹槽内施加耐磨材料以形成耐磨层。该方法包括对具有耐磨层的保持件进行热处理。

在本发明的另一方面，提供了一种用于切削工具的保持件。保持件包括柄部。保持件还包括联接到柄部分的头部分。头部的一端包括切削工具尖端。保持件还包括在头部中产生的凹槽。通过在槽内包覆耐磨材料在头部上形成耐磨层。此外，在形成耐磨层之后对保持件进行热处理。

在本发明的另一方面，提供了一种用于切削工具的保持件。保持件包括柄部。保持件还包括联接到柄部的头部。头部的一端包括切削工具尖端。保持件还包括在头部中产生的凹槽。通过在凹槽内包覆耐磨材料在头部上形成耐磨层。此外，在形成耐磨层之后对保持件进行热处理。切削工具还包括联接到头部的一端的切削工具尖端。

本发明的其他特征和方面将从以下描述和附图中变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的具有保持件的示例性切削工具的透视图；

图2是切削工具的保持件的横截面图，该保持件具有凹槽；

图3是具有耐磨层的保持件的横截面图；

图4是具有耐磨层的保持件的透视图；和

图5是用于选择性地对切削工具的保持件进行表面硬化的方法的流程图。

具体实施方式

只要可能，在所有附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。图1是根据本发明的一个实施例的切削工具100的透视图。该切削工具100可以用于加工、分解、钻孔或降解结构，例如岩石、沥青、煤、金属或混凝土。切削工具100可用于包括但不限于采矿、建筑和道路修复的应用中。切削工具100可以选自包括钻头、沥青镐、采矿镐、锤、压头、剪切刀、可转位刀具及其组合构成的组中而没有任何限制。

在一个示例中，切削工具100可以用于金属加工应用中，并且可以安装在机床(未示出)上，例如铣床、车床等。在另一个示例中，多个切削工具100可以安装在可旋转的滚筒上并且基于滚筒的旋转操作以破碎道路沥青、煤采矿中的岩层等。

切削工具100包括保持件102。保持件102包括细长体。在一个示例中，保持件102可以由金属制成，包括但不限于钢。例如，保持件102可以由碳钢制成，而不限制本发明的范围。保持件102包括柄部104。柄部104在横截面上是大致圆柱形的。

切削工具100的套筒106围绕柄部104。套筒106允许将切削工具100安装在附接到诸如滚筒的可旋转构件的插口(未示出)中。套筒106紧密地接合该插口并松动地接合柄部104，从而允许切削工具100在使用期间旋转。套筒106是开槽的并且由弹性材料制成。套筒106在保持件102的上凸缘108和下凸缘110之间延伸。上凸缘108和下凸缘110的直径大于插口直径。

保持件102包括头部112。头部112联接到柄部104。头部112大体为锥形。头部112和柄部104可以制造为整体件。或者，头部112和柄部104可以被制造为单独的部件，并且随后被组装以形成保持件102。头部112通过环形凹部120与上凸缘108轴向地分离。

头部112包括第一端114和第二端116。头部112的第一端114包括切削工具尖端118。切削工具尖端118包括子弹形设计。切削工具末端118联接到头部112的第一端114。在一个示例中，切削工具尖端118可以胶结或铜焊到头部112，进入形成在第一端114处的腔130(参见图2)。或者，可以使用任何已知的联接过程将切削工具尖端118与头部112联接而没有任何限制。在一个示例中，切削工具尖端118可以由耐磨材料制成，例如碳化物。例如，切削工具尖端118可以由胶结的碳化钨制成。在替代示例中，切削工具尖端118可以包括诸如多晶金刚石的材料。

参考图2，保持件102的头部112包括凹槽126。凹槽126在保持件102中产生在接纳切削工具尖端118的头部112的第一端114附近。在一个示例中，凹槽126可以通过诸如机加工的金属去除工艺来产生。在另一个示例中，凹槽126可以在保持件102的制造期间在保持件102中产生。例如，凹槽126可以在保持件102的模制或铸造期间产生。在另一个示例中，凹槽126可以是在锻造工艺中产生。凹槽126围绕保持件102的头部112周向延伸。凹槽126可包括对应于头部112的磨损图案的形状。在一个示例中，凹槽126可包括凹弧形横截面构造。在另一示例中，凹槽126可以包括锥形底切。然而，在其他实施例中，凹槽126的形状可以变化。例如，凹槽126可以包括矩形横截面构造、半圆形横截面构造、梯形横截面构造等，而不限制本发明的范围。

切削工具100的保持件102在切削工具100的操作期间经受磨损和撕裂。更具体地，保持件102的头部112的接近第一端114的部分122受到磨损，有时引起保持件102的过早故障。在第一端114处经历的磨损导致保持件102的头部112处的尺寸减小。

为了减轻由于磨损导致的保持件102的故障，通过提供耐磨层124，保持件102的头部112被选择性地表面硬化。如图3和图4所示，耐磨层124形成在头部112的第一端114附近。在一些示例中，耐磨层124设置在外表面128上，并且从由上表面132限定的上外围134轴向延伸。上表面132限定在保持件102的头部112处。耐磨层124形成在头部112的凹槽126内(参见图3)。耐磨层124与保持件102的外表面128一致。耐磨层124通过施加耐磨材料形成。在一个示例中，耐磨材料被包覆在保持件102的凹槽126内。

参考图3，耐磨材料包覆在保持件102的外表面128上产生的凹槽126内。耐磨材料可包括硬颗粒材料或硬颗粒材料和金属的基质。此外，耐磨材料可包括硬颗粒沉淀材料或硬颗粒沉淀材料和金属的基质。在一些实例中，耐磨材料包括碳化物、硼化物和/或金属陶瓷。在一个实例中，耐磨材料包括碳化物形成剂或硼化物形成剂。在另一个实例中，耐磨材料包括固态碳化物或固态硼化物。应当注意，耐磨材料可以包括在切削工具100的操作期间抗磨损的任何组合物。

应当注意，耐磨材料可以基于切削工具100执行的操作以及操作期间头部112上的应力或磨损量来选择。此外，凹槽126的尺寸可以基于头部112上的应力或磨损量或切削工具100的尺寸而变化。

在一个示例中，激光包覆工艺可用于在凹槽126中提供耐磨材料。激光包覆工艺可包括粉末激光包覆工艺或有线激光包覆工艺中的任一种。此外，耐磨材料可以通过金属沉积工艺或金属喷涂工艺设置在凹槽126中。可以使用热喷涂工艺、气相沉积工艺或化学气相沉积工艺中的任何一种来在凹槽126中提供耐磨材料。或者，可以采用任何已知的方法将耐磨材料包覆在凹槽126中。

图4是具有耐磨层124的切削工具100的透视图。在所示示例中，耐磨层124具有沿轴向方向测量的长度“L”。应当注意，附图中描绘的耐磨层124的长度“L”本质上是示例性的。在一些示例中，耐磨层124的长度“L”可以大于或等于保持件102的头部112的总长度“l”的一半，而不限制本发明的范围。

此外，耐磨层124位于从保持件102的头部112的上表面132沿轴向方向测量的距离“D”处。在凹槽126实施为圆锥底切的示例中，耐磨层124可以从由上表面132限定的上外围134轴向延伸。在这样的示例中，距离“D”可以近似等于零。应当注意，长度“L”和距离“D”被最佳地选择，以便有效地减轻保持件102的磨损。长度“L”和距离“D”可以基于操作要求而改变。

此外，在一些情况下，形成在保持件102上的耐磨层124可以改变保持件102的微结构。因此，切削工具100在耐磨层124形成之后被热处理，以便硬化保持件102的材料。在一个示例中，切削工具100经受热处理工艺，以便在切削工具尖端118联接到保持件102的头部112之后对切削工具100进行热处理。在另一个示例中，在切削工具尖端118联接到保持件102的头部112之前，对切削工具100的保持件进行热处理。根据要求，热处理工艺可以包括退火、表面硬化、沉淀强化、回火、正火、和淬火中的任何一个或组合。

工业实用性

本发明涉及具有保持件102的切削工具100。保持件102包括耐磨层124。耐磨层124通过将耐磨材料包覆在保持件102的凹槽126或锥形底切中而形成。设置在保持件102上的耐磨层124不影响保持件102的整体几何形状和设计，因为耐磨层124形成在保持件102的凹槽126内。因此，本发明涉及成本有效的提高保持件102的耐磨性而不影响切削工具100的原始几何形状的解决方案。

通过选择性地对保持件102进行表面硬化，可以增加切削工具100的保持时间。此外，耐磨层124减少了由于磨损和撕裂而导致的保持件102的故障的可能性，从而允许客户增加更换间隔时间。具有耐磨层124的保持件102还增加了保持件102的使用寿命，并降低了用户的拥有和操作成本。

图5是用于选择性地对切削工具100的保持件102进行表面硬化的方法500的流程图。在步骤502，凹槽126产生在保持件102的外表面128上。凹槽126产生在接纳切削工具尖端118的头部112的第一端附近。凹槽126围绕保持件102的头部112周向延伸。凹槽126包括凹弧形横截面构造或锥形底切。

在步骤504，耐磨材料被施加在保持件102的凹槽126内，以形成耐磨层124。耐磨层124与保持件102的外表面128一致。施加耐磨材料的步骤包括将耐磨材料包覆在保持件102的凹槽126内。耐磨材料包括硬颗粒沉淀材料或硬颗粒沉淀材料和金属的基质中之一。在一个实例中，耐磨材料包括碳化物、硼化物和/或金属陶瓷中的至少一种。

在步骤506，对具有耐磨层124的保持件102进行热处理。此外，在热处理步骤之前，切削工具尖端118联接到保持件102的头部112。在另一个示例中，在热处理步骤之后，切削工具尖端118联接到保持件102的头部112。

虽然已经参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但是本领域技术人员将理解，可以通过修改所公开的机器、系统和方法来设想各种附加实施例，而不脱离所公开的精神和范围。这样的实施例应当被理解为落入基于权利要求及其任何等同物确定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种选择性地对切削工具的保持件进行表面硬化的方法，所述方法包括：

在所述保持件的外表面上产生凹槽；

在所述保持件的所述凹槽内施加耐磨材料以形成耐磨层；以及

对具有所述耐磨层的所述保持件进行热处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述耐磨材料的步骤包括包覆所述耐磨材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述耐磨材料包括硬颗粒材料或硬颗粒材料和金属的基质。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述耐磨材料包括碳化物、硼化物和金属陶瓷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述耐磨层与所述保持件的外表面一致。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述热处理步骤之前将切削工具尖端联接到所述保持件的头部。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述凹槽靠近接纳所述切削工具尖端的所述头部的端部。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述凹槽围绕所述保持件的头部周向地延伸，所述凹槽具有凹弧形横截面构造和锥形底切中的至少一种。

9.一种用于切削工具的保持件，所述保持件包括：

柄部；

联接到所述柄部的头部，其中所述头部的一端包括切削工具尖端；以及

在所述头部中产生的凹槽，其中通过在所述凹槽内包覆耐磨材料在所述头部上形成耐磨层，

其中在形成所述耐磨层之后对所述保持件进行热处理。

10.根据权利要求9所述的保持件，其中所述耐磨材料包括硬颗粒沉淀材料或硬颗粒沉淀材料和金属的基质。

11.根据权利要求9所述的保持件，其中所述耐磨层与所述保持件的外表面一致。

12.根据权利要求9所述的保持件，其中在对所述保持件进行热处理之前，所述切削工具尖端联接到所述保持件的所述头部。

13.根据权利要求9所述的保持件，其中所述凹槽靠近包括所述切削工具尖端的所述头部的端部。

14.根据权利要求13所述的保持件，其中所述凹槽围绕所述保持件的所述头部周向地延伸，所述凹槽具有凹弧形横截面构造和锥形底切中的至少一种。

15.一种切削工具，包括：

保持件，包括：

柄部；

联接到所述柄部的头部；以及

在所述头部中产生的凹槽，其中通过在所述凹槽内包覆耐磨材料在所述头部上形成耐磨层，

其中在形成所述耐磨层之后对所述保持件进行热处理；以及

联接到所述头部的一端的切削工具尖端。

16.根据权利要求15所述的切削工具，其中所述耐磨材料包括硬颗粒沉淀材料或硬颗粒沉淀材料和金属的基质。

17.根据权利要求15所述的切削工具，其中所述耐磨层与所述保持件的外表面一致。

18.根据权利要求15所述的切削工具，其中在对所述保持件进行热处理之前，所述切削工具尖端联接到所述保持件的所述头部。

19.根据权利要求15所述的切削工具，其中所述凹槽位于包括所述切削工具尖端的所述头部的所述端部附近。

20.根据权利要求19所述的切削工具，其中所述凹槽围绕所述保持件的所述头部周向地延伸，所述凹槽具有凹弧形横截面构造和锥形底切中的至少一种。