ОТБОЙНЫЙ ИЛИ ЗЕМЛЕРОЙНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, СОДЕРЖАЩИЙ ВСТАВКУ И КОЛЬЦО ИЗ ЦЕМЕНТИРОВАННОГО КАРБИДА ВОЛЬФРАМА, МАШИНА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ ТАКОЙ ИНСТРУМЕНТ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2013 года по МПК E21C35/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к отбойному или землеройному инструменту. В частности, настоящее изобретение относится к отбойному или землеройному инструменту, содержащему рабочий конец, включающий в себя вставку цементированного карбида, гнездо для вставки, содержащее выступающие боковые стенки, и кольцо из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом инструмента, расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок, при этом боковые стенки и кольцо расположены в продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации.

Уровень техники

В приведенном ниже описании уровня техники сделана ссылка на некоторые конструкции и/или способы. Однако приведенные ниже ссылки не следует толковать как признание того, что данные конструкции и/или способы представляют собой известный уровень техники. Заявитель специально оставляет за собой право продемонстрировать, что такие конструкции и/или способы не составляют известный уровень техники.

Инструменты для отбойки или выемки грунта, содержащие рабочие вставки из твердого металла, изготавливают в конфигурациях, которые имеют более низкое энергопотребление при заданной оперативной способности. Несмотря на то, что в данных инструментах с низким потреблением энергии передний кончик вставки выполнен с возможностью обеспечения эффекта резания или разрушения, если корпус, подверженный воздействию удара или истирания во время работы инструмента, выполнен из более мягкого материала, то корпус изнашивается и повреждается. Одним результатом данного износа и повреждения является ослабление крепления вставки. В этом случае инструмент преждевременно выходит из строя, поскольку вставка отделяется.

В настоящее время не существует остроконечного инструмента, пригодного для тяжелых условий проходки (например, прокладки туннелей, рытья траншей и др.). Наконечники обеспечивают защиту тонким слоем стали, но в жестких условиях не склонны оставаться на своих стальных корпусах. В одном известном инструменте на передней поверхности корпуса размещено кольцо. Однако осевое расположение кольца поверх вставки затрудняет проникновение вследствие притупления кончика. Остроконечные инструменты с тупым кончиком создают избыточную пыль, расходуют слишком много энергии, генерируют больше тепла и создают сильную вибрацию.

Существует необходимость в отбойном или землеройном инструменте, который обеспечивает преимущества наконечника и удерживающей способности вставки, а также пригоден для самых жестких условий, при продлении срока службы инструмента. Кроме того, существует необходимость в уменьшении до минимума притупления инструмента для улучшенных эксплуатационных характеристик.

Раскрытие изобретения

Приведенный в качестве примера отбойный или землеройный инструмент содержит корпус, включающий в себя установочный конец и рабочий конец, опорную поверхность на рабочем конце, включающую в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, вставку, закрепленную в полости, включающую в себя кончик на аксиально самом переднем конце, конусообразную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходную кромку на пересечении передней поверхности и боковой поверхности, и кольцо, расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок, причем кольцо выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом инструмента, при этом переходная кромка и аксиально самая передняя поверхность каждой из боковых стенок и кольца расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации.

Приведенная в качестве примера машина для удаления материала содержит вращающийся элемент и один или более отбойных или землеройных инструментов, установленных на вращающемся элементе, причем отбойный или землеройный инструмент включает в себя: корпус, содержащий установочный конец и рабочий конец, опорную поверхность на рабочем конце, включающую в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, вставку, закрепленную в полости, содержащую кончик на аксиально самом переднем конце, конусообразную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходную кромку на пересечении передней поверхности и боковой поверхности, и кольцо, расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок, причем кольцо выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом инструмента, при этом переходная кромка и аксиально самая передняя поверхность каждой из боковых стенок и кольца расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации.

Приведенный в качестве примера способ изготовления отбойного или землеройного инструмента включает образование первой опорной поверхности на рабочем конце корпуса инструмента, причем опорная поверхность включает в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом; образование второй опорной поверхности радиально снаружи полости первой опорной поверхности; закрепление вставки на первой опорной поверхности, причем вставка включает в себя кончик на аксиально самом переднем конце, конусообразную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходную кромку на пересечении передней поверхности и боковой поверхности; и закрепление кольца на второй опорной поверхности, при этом закрепленное кольцо расположено радиально снаружи выступающих боковых стенок, причем кольцо выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом инструмента, причем переходная кромка и аксиально самая передняя поверхность каждой из боковых стенок и кольца расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации.

Другой приведенный в качестве примера отбойный или землеройный инструмент содержит корпус, включающий в себя установочный конец и рабочий конец, опорную поверхность на рабочем конце, включающую в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, вставку, закрепленную в полости, содержащую кончик на аксиально самом переднем конце, конусообразную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходную кромку на пересечении передней поверхности и боковой поверхности, и кольцо, расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок, причем кольцо выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом инструмента, при этом осевое положение переходной кромки и осевое положение аксиально самой передней поверхности боковых стенок являются по существу одинаковыми.

Другой приведенный в качестве примера способ изготовления отбойного или землеройного инструмента включает образование первой опорной поверхности на рабочем конце корпуса инструмента, причем опорная поверхность включает в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, образование второй опорной поверхности радиально снаружи полости первой опорной поверхности, закрепление вставки на первой опорной поверхности, причем вставка включает в себя кончик на аксиально самом переднем конце, конусообразную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходную кромку на пересечении передней поверхности и боковой поверхности, и закрепление кольца на второй опорной поверхности, причем закрепленное кольцо расположено радиально снаружи выступающих боковых стенок, и при этом кольцо выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом инструмента, при этом осевое положение переходной кромки и осевое положение аксиально самой передней поверхности боковых стенок являются по существу одинаковыми.

Следует понимать, что как вышеприведенное общее описание, так и приведенное ниже подробное описание являются примерными и пояснительными и предназначены для обеспечения дополнительного объяснения заявленного изобретения.

Краткое описание чертежей

Приведенное ниже подробное описание можно читать вместе с прилагаемыми чертежами, на которых аналогичные ссылочные позиции обозначают аналогичные элементы, и на которых:

Фиг.1 представляет собой вид в разрезе приведенного в качестве примера варианта осуществления отбойного или землеройного инструмента.

Фиг.2 представляет собой вид в разрезе отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.1, показывающий отдельные элементы в разобранном состоянии.

Фиг.3 представляет собой увеличенный вид в разрезе рабочего конца отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.1.

Фиг.4 представляет собой вид сбоку приведенного в качестве примера варианта осуществления рабочего конца отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.1.

Фиг.5 представляет собой вид в разрезе другого приведенного в качестве примера варианта осуществления отбойного или землеройного инструмента.

Фиг.6 представляет собой вид в разрезе отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.5, показывающий отдельные элементы в разобранном состоянии.

Фиг.7 представляет собой увеличенный вид в разрезе рабочего конца отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.5.

Подробное описание изобретения

Приведенные в качестве примера варианты осуществления отбойных и землеройных инструментов содержат вставку на рабочем конце и установочное средство, такое как упорная гильза или фиксатор, на установочном конце. Вставки выполнены из твердого материала, примером которого является цементированный карбид.

Фиг.1 представляет собой вид в разрезе приведенного в качестве примера варианта осуществления отбойного или землеройного инструмента. Отбойный или землеройный инструмент 2 содержит корпус 4, включающий в себя установочный конец 6 и рабочий конец 8, расположенные продольно вдоль оси 10. На рабочем конце 8 расположена опорная поверхность 12. Опорная поверхность 12 включает в себя полость 14 и аксиально выступающие боковые стенки 16. Боковые стенки 16 выполнены за одно целое с корпусом 4 подходящим способом, например посредством механической обработки или комбинации предварительного формования посредством, например, литья или штамповки и механической обработки. Боковые стенки 16 содержат переднюю поверхность 18, которая по существу перпендикулярна оси 10.

Вставка 20 закреплена в полости 14. Приведенный в качестве примера вариант осуществления вставки 20 содержит кончик 22 на аксиально самом переднем конце 24, конусообразную переднюю поверхность 26, боковую поверхность 28 и переходную кромку 30 на пересечении передней поверхности 26 и боковой поверхности 28.

Кольцо 40 расположено радиально снаружи выступающих боковых стенок 16. Кольцо 40 является самым наружным радиальным элементом на данном продольном участке вдоль оси 10, поскольку не имеется участка корпуса 4, который бы размещался радиально снаружи от наружного диаметра кольца 40. Приведенный в качестве примера вариант осуществления кольца 40 содержит переднюю поверхность 42, которая по существу перпендикулярна оси 10. Приведенный в качестве примера вариант осуществления кольца 40 выполнен из материала, более твердого по сравнению с материалом, образующим корпус инструмента, т.е. более твердого, чем сталь корпуса 4, и, более конкретно, более твердого, чем материал, образующий выступающие боковые стенки 16.

Различные элементы отбойного или землеройного инструмента 2, такие как опорная поверхность 12, полость 14 и аксиально выступающие боковые стенки 16, более наглядно показаны на фиг.2, которая представляет собой вид в разрезе отбойного или землеройного инструмента 2 в соответствии с фиг.1 в разобранном состоянии. На фиг.2 также показана опорная поверхность 44 для кольца 40. Как видно на фиг.2, опорные поверхности 12 представляют собой непрерывную полость, которая обеспечивает улучшенную опору для вставки 20 против боковых сил, перпендикулярных оси 10. Кроме того, непрерывная полость обеспечивает эффективное перемещение твердого припоя во время закрепления вставки 20.

Приведенные в качестве примера варианты осуществления отбойного или землеройного инструмента могут быть включены в машину для удаления материала. Примеры машин для удаления материала включают в себя машины для подземных горных работ, открытых горных работ, рытья траншей, планирования и/или восстановления дорог. Например, машина для удаления материала содержит вращающийся элемент и один или более отбойных или землеройных инструментов, установленных на вращающемся элементе. Вставка 20, боковые стенки 16 и кольцо 40 расположены таким образом, что материал, удаляемый в результате отбойных или землеройных работ с использованием инструмента 2, предпочтительно, уносится к боковым поверхностям инструмента 2. При таких условиях удаляемый материал может истирать поверхности инструмента.

Для того чтобы продлить срок службы описанного инструмента 2, переходная кромка 30 и аксиально самая передняя поверхность 18, 42 каждой из боковых стенок 16 и кольца 40 расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации. При использовании удаляемый материал будет скапливаться на поверхностях ступенчатой конфигурации, таких как самая передняя поверхность 18 боковой стенки 16 и самая передняя поверхность 42 кольца. По мере увеличения удаляемого материала данный скопившийся материал подвергается истиранию, и меньшая часть поверхностей рабочего конца 8 подвергается износу.

Фиг.3 представляет собой увеличенный вид в разрезе рабочего конца отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.1 и иллюстрирует данную ступенчатую конфигурацию. Однако профиль ступенчатой конфигурации также находится в пределах баллистического контура инструмента 2. Например, переходная кромка 30, радиально самый наружный участок 50 аксиально самой передней поверхности 18 боковой стенки 16 и радиально самый наружный участок 52 аксиально самой передней поверхности 42 кольца 40 расположены на баллистическом контуре 54 инструмента 2. В приведенных в качестве примера вариантах осуществления баллистический контур образует угол α, равный примерно 60 градусам или меньше, в качестве альтернативы находящийся в пределах от 45 градусов до 60 градусов.

Фиг.3 также представляет собой приведенные в качестве примера варианты осуществления относительных осевых положений вставки 20 и кольца 40 и относительных радиальных положений и толщин вставки 20, боковых стенок 16 и кольца 40.

Например, и что касается относительных осевых положений вставки 20 и кольца 40, аксиально самая задняя поверхность 60 вставки 20 находится на осевом расстоянии L от кончика 22 вставки 20, а аксиально самая передняя поверхность 42 кольца 40 находится на осевом расстоянии D от кончика 22 вставки 20. Приведенные в качестве примера варианты осуществления сохраняют относительные осевые положения данных элементов, так что D равно или находится в пределах от 0,5L до 0,9L (т.е. 0,5L≤D≤0,9L), в качестве альтернативы, равно или находится в пределах от 0,5L до 0,8L (т.е. 0,5L≤D≤0,8L), в качестве альтернативы, равно или находится в пределах от 0,6L до 0,8L (т.е. 0,6L≤D≤0,8L). Кроме того, аксиально самая задняя поверхность 56 кольца 40 находится на осевом расстоянии d от кончика 22 вставки 20, и относительные осевые положения данных элементов являются такими, что d больше, чем D, и d меньше, чем L, в качестве альтернативы, d≤0,9L, в качестве альтернативы, d≤0,75L. Например, в одном приведенном в качестве примера варианте осуществления 0,5L≤D≤0,8L и d≤0,9L. Относительные осевые положения вставки 20 и кольца 40 улучшают опору вставки 20 и обеспечивают улучшенную опору против сил, прикладываемых к вставке во время использования.

Как отмечено выше, кольцо 40 является самым наружным радиальным элементом на данном продольном участке вдоль оси 10, поскольку не имеется участка корпуса 4, который бы размещался радиально снаружи от наружного диаметра кольца 40. Таким образом, в интервале между D и d кольцо 40 является радиально самой наружной частью инструмента 2. Как показано на фиг.3, кольцо 40 находится полностью в пределах осевой длины вставки, так что аксиально самая задняя поверхность 60 вставки 20 продолжается аксиально назад за кольцом 40, а другой участок вставки 20 продолжается аксиально вперед за аксиально самой передней поверхностью 42 кольца 40.

В другом примере и что касается относительных радиальных положений и толщин вставки 20, боковых стенок 16 и кольца 40, радиальная толщина боковых стенок 16 составляет максимум l_s, а радиальная толщина кольца 40 составляет максимум l_r. Приведенные в качестве примера варианты осуществления сохраняют относительные радиальные положения и толщины данных элементов, так что l_r больше или равно l_s (т.е. l_r≥l_s). Толщина l_s боковой стенки 16 является достаточной, без кольца 40, чтобы обеспечить непрерывное использование отбойного или землеройного инструмента 2. Таким образом, если кольцо утрачено или как-то иначе удалено в результате, например, разрыва или истирания, то вставка 20 имеет достаточную опору от боковых стенок 16, чтобы продолжать операции резки. В качестве примера радиальной толщины боковых стенок 16, приведенная в качестве примера толщина находится в пределах 1 мм≤l_s≤4 мм.

Фиг.4 представляет собой вид сбоку приведенного в качестве примера варианта осуществления рабочего конца 8 отбойного или землеройного инструмента 2.

Фиг.5 представляет собой вид в разрезе другого приведенного в качестве примера варианта осуществления отбойного или землеройного инструмента. Приведенный в качестве примера отбойный или землеройный инструмент 102 содержит корпус 104, включающий в себя установочный конец 106 и рабочий конец 108, расположенные продольно вдоль оси 110. На рабочем конце 108 расположена опорная поверхность 112. Опорная поверхность 112 включает в себя полость 114 и аксиально выступающие боковые стенки 116. Боковые стенки 116 выполнены за одно целое с корпусом 104 подходящим способом, например посредством механической обработки или комбинации предварительного формования посредством, например, литья или штамповки и механической обработки. Боковые стенки 116 содержат переднюю поверхность 118, которая по существу перпендикулярна оси 110. Радиально внутренняя поверхность 117 боковых стенок служит в качестве одной из опорных поверхностей 112.

Вставка 120 закреплена в полости 114. Приведенный в качестве примера вариант осуществления вставки 120 содержит кончик 122 на аксиально самом переднем конце 124, конусообразную переднюю поверхность 126, боковую поверхность 128 и переходную кромку 130 на пересечении передней поверхности 126 и боковой поверхности 128. Вставка 120 закреплена в полости 114, так что осевое положение переходной кромки 130 и осевое положение аксиально самой передней поверхности 118 боковых стенок 116 являются по существу одинаковыми, т.е. в пределах 1 мм друг от друга; в качестве альтернативы, находятся в одинаковом осевом положении.

Кроме того, фиг.5 иллюстрирует относительные положения вставки 120 и радиально внутренней стенки 117 боковых стенок 116. Например, участок выступающих боковых стенок 116 подрезает переходную кромку 130 вставки 120 в радиально внутреннем направлении. На фиг.5 показан участок 132 подрезания. Внутренняя стенка 117 содержит начальный участок 134, который является уменьшенным по толщине по сравнению с участком 136 полной толщины боковой стенки 116. Данный начальный участок 134 может быть, например, скошенным вперед. Можно также использовать альтернативные геометрии, включающие в себя изогнутые конфигурации, криволинейные конфигурации или линейные конфигурации, которые соединяют участок 136 полной толщины с самой передней поверхностью 118. В дополнение к разным толщинам аксиально вдоль внутренней стенки 117 боковых стенок 116, радиус боковой поверхности 128 вставки 120 меньше, чем радиус переходной кромки 130. Включение участка 132 подрезания и относительной геометрии вставки 120 и боковой стенки 116 позволяет использовать меньше карбида, тем самым уменьшая расходы. Однако при этом рабочая поверхность вставки 120 не затронута, если вообще уменьшается, поэтому инструмент сохраняет свою функцию. Кроме того, увеличена толщина боковой стенки, по меньшей мере, вдоль части участка закрепления вставки и таким образом увеличена прочность удерживания вставки.

Кольцо 140 расположено радиально снаружи выступающих боковых стенок 116. Кольцо 140 является самым наружным радиальным элементом на данном продольном участке вдоль оси 110, поскольку не имеется участка корпуса 104, который бы размещался радиально снаружи от наружного диаметра кольца 140 на данном участке. Приведенный в качестве примера вариант осуществления кольца 140 содержит переднюю поверхность 142, которая по существу перпендикулярна оси 110. Приведенный в качестве примера вариант осуществления кольца 140 выполнен из материала, более твердого по сравнению с материалом, образующим корпус инструмента, т.е. более твердого, чем сталь корпуса 104, и, более конкретно, более твердого, чем материал, образующий выступающие боковые стенки 116.

Различные элементы отбойного и землеройного инструмента 102, такие как опорная поверхность 112, полость 114 и аксиально выступающие боковые стенки 116, более наглядно показаны на фиг.6, которая представляет собой вид в разрезе отбойного или землеройного инструмента 102 в соответствии с фиг.5 в разобранном состоянии. На фиг.6 также показана опорная поверхность 144 для кольца 140, которая содержит заднюю поверхность 146, которая выступает радиально дальше, чем наружный диаметр кольца 140. Как видно на фиг.6, опорные поверхности 112 представляют собой непрерывную полость, которая обеспечивает улучшенную опору для вставки 120 против боковых сил, перпендикулярных оси 110. Кроме того, непрерывная полость обеспечивает эффективное перемещение твердого припоя во время закрепления вставки 120.

Приведенные в качестве примера варианты осуществления отбойного или землеройного инструмента могут быть включены в машину для удаления материала. Примеры машин для удаления материала включают машины для подземных горных работ, открытых горных работ, рытья траншей, планирования и/или восстановления дорог. Например, машина для удаления материала содержит вращающийся элемент и один или более отбойных или землеройных инструментов, закрепленных на вращающемся элементе. Вставка 120, боковые стенки 116 и кольцо 140 расположены таким образом, что материал, удаляемый в результате отбойных или землеройных работ с использованием инструмента 102, предпочтительно, уносится к боковым поверхностям инструмента 102. При таких условиях удаляемый материал может истирать поверхности инструмента.

Для того чтобы продлить срок службы описанного инструмента 102, переходная кромка 130 и участок конусообразной передней поверхности 126 находятся внутри баллистического контура, образуемого кончиком 122 вставки 120, радиально самым наружным участком 150 аксиально самой передней поверхности 118 боковой стенки 116 и радиально самым наружным участком 152 кольца 140. Кроме того, аксиально самая передняя поверхность 118, 142 каждой из боковых стенок 116 и кольца 140 расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации. При использовании удаляемый материал скапливается на поверхностях ступенчатой конфигурации, таких как самая передняя поверхность 118 боковой стенки 116 и самая передняя поверхность 142 кольца 140. По мере увеличения удаляемого материала данный скопившийся материал подвергается истиранию, и меньшая часть поверхностей рабочего конца 108 подвергается износу.

Фиг.7 представляет собой увеличенный вид в разрезе рабочего конца отбойного или землеройного инструмента в соответствии с фиг.5 и иллюстрирует баллистический контур и ступенчатую конфигурацию. Например, кончик 122, радиально самый наружный участок 150 аксиально самой передней поверхности 118 боковой стенки 116 и радиально самый наружный участок 152 аксиально самой передней поверхности 142 кольца 140 расположены на баллистическом контуре 154 инструмента 102. В приведенных в качестве примера вариантах осуществления баллистический контур 154 образует угол α', равный примерно 60 градусам или меньше, в качестве альтернативы находящийся в пределах от 45 градусов до 60 градусов. Профиль ступенчатой конфигурации также находится в пределах баллистического контура 154 инструмента 102.

Фиг.7 также иллюстрирует приведенные в качестве примера варианты осуществления относительных осевых положений вставки 120 и кольца 140 и относительных радиальных положений и толщин вставки 120, боковых стенок 116 и кольца 140.

Например, и что касается относительных осевых положений вставки 120 и кольца 140, аксиально самая задняя поверхность 160 вставки 120 расположена на осевом расстоянии L' от кончика 122 вставки 120, а аксиально самая передняя поверхность 142 кольца 140 расположена на осевом расстоянии D' от кончика 122 вставки 120. Приведенные в качестве примера варианты осуществления сохраняют относительные осевые положения данных элементов, так что D' равно или находится в пределах 0,5L' до 0,9L' (т.е. 0,5L'≤D'≤0,9L'), в качестве альтернативы, равно или находится в пределах от 0,5L' до 0,8L' (т.е. 0,5L'≤D'≤0,8L'), в качестве альтернативы, равно или находится в пределах от 0,6L' до 0,8L' (т.е. 0,6L'≤D'≤0,8L'). Кроме того, аксиально самая задняя поверхность 156 кольца 140 расположена на осевом расстоянии d' от кончика 122 вставки 120, и относительные осевые положения данных элементов являются такими, что d' больше, чем D', и d' меньше, чем L', в качестве альтернативы, d'≤0,9L', в качестве альтернативы, d'≤0,75L'. Например, в одном варианте осуществления 0,5L'≤D'≤0,8L' и d'≤0,9L'. Относительные осевые положения вставки 120 и кольца 140 улучшают опору вставки 120 и обеспечивают улучшенную опору против сил, прикладываемых к вставке во время использования.

Как отмечено выше, в приведенном в качестве примера варианте осуществления кольцо 140 является самым наружным радиальным элементом на данном продольном участке вдоль оси 110, поскольку не имеется участка корпуса 104, который бы размещался радиально снаружи от наружного диаметра кольца 140. Таким образом, в интервале между D' и d' кольцо 140 является радиально самым наружным участком инструмента 102. Как показано на фиг.7, кольцо 140 находится полностью в пределах осевой длины вставки, так что аксиально самая задняя поверхность 160 вставки 120 продолжается аксиально назад за кольцом 140, и другой участок вставки 120 продолжается аксиально вперед за аксиально самой передней поверхностью 142 кольца 140.

В другом варианте осуществления и что касается относительных радиальных положений и толщин вставки 120, боковых стенок 116 и кольца 140, радиальная толщина боковых стенок 116 составляет максимум l'_s, а радиальная толщина кольца 140 составляет максимум l'_r. Приведенные в качестве примера варианты осуществления сохраняют относительные радиальные положения и толщины данных элементов, так что l'_r больше или равно l'_s (т.е. l'_r≥l'_s). Толщина l'_s боковой стенки 116 является достаточной, без кольца 140, чтобы обеспечить непрерывное использование отбойного или землеройного инструмента 102. Таким образом, если кольцо утрачено или как-то иначе удалено в результате, например, разрыва или истирания, то вставка 120 имеет достаточную опору от боковых стенок 116, чтобы продолжать операции резки. В качестве примера радиальной толщины боковых стенок 116, приведенная в качестве примера толщина находится в пределах 1 мм≤l'_s≤4 мм, в качестве альтернативы 2 мм≤l'_s≤ 4 мм. Минимальная толщина l'_m боковой стенки, предпочтительно, равна 1 мм; это обычно имеет место в начальном участке 134, который является уменьшенным по толщине, но может быть меньшей, если обеспечена достаточная стабилизация и закрепление вставки в полости посредством остальных участков боковых стенок.

Приведенные в качестве примера отбойные или землеройные инструменты, описанные в данном документе, могут быть изготовлены любым подходящим способом. В одном приведенном в качестве примера способе изготовления способ включает образование первой опорной поверхности на рабочем конце корпуса инструмента, причем опорная поверхность включает в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, и образование второй опорной поверхности радиально снаружи полости первой опорной поверхности. Образование первой и второй опорных поверхностей может быть осуществлено посредством механической обработки или комбинации предварительного формования посредством, например, литья или штамповки и механической обработки.

Способ изготовления также включает закрепление вставки на первой опорной поверхности и закрепление кольца на второй опорной поверхности. Закрепленное кольцо расположено радиально снаружи выступающих боковых стенок, и переходная кромка и аксиально самая передняя поверхность каждой из боковых стенок и кольца расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации. В приведенных в качестве примера вариантах осуществления, по меньшей мере, одно из закрепления вставки и закрепления кольца включает в себя твердый припой на пересечении вставки и/или кольца и соответствующей опорной поверхности.

Элементы и признаки описанного отбойного или землеройного инструмента обеспечивают улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с обычными устройствами, включающие в себя уменьшенное сопротивление перемещению, более легкое проникновение, меньшее образование пыли, уменьшенное потребление энергии, меньшее генерирование тепла и уменьшенную до минимума вибрацию. Кроме того, элементы и признаки, проиллюстрированные на фиг.5-7, обеспечивают данные преимущественные эффекты при уменьшении количества карбида, используемого во вставке.

Хотя изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены дополнения, удаления, модификации и изменения, специально не описанные, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, определяемого в прилагаемой формуле изобретения.

Описания в предварительной заявке на патент США 60/996788 и предварительной заявке на патент США 61/064075, на основании которых по данной заявке испрашивается приоритет, включены сюда путем ссылки.

Группа изобретений относится к отбойным или землеройным инструментам, содержащим вставку и кольцо из цементированного карбида вольфрама, к машинам для удаления материала, включающим в себя такие инструменты, и к способам изготовления таких инструментов. Обеспечивает работу инструмента в тяжелых условиях, увеличенный срок службы инструмента, а также уменьшение до минимума притупления инструмента для улучшенных эксплуатационных характеристик. Отбойный или землеройный инструмент содержит корпус, опорную поверхность, включающую в себя полость и аксиально выступающие боковые стенки, вставку, закрепленную в полости, содержащую кончик, конусообразную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходную кромку на пересечении передней и боковой поверхностей, и кольцо, расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок, выполненное из более твердого, чем корпус, материала. Осевое положение переходной кромки и осевое положение аксиально самой передней поверхности боковых стенок являются по существу одинаковыми, при этом аксиально самая задняя поверхность вставки расположена на осевом расстоянии L' от кончика вставки, а аксиально самая передняя поверхность кольца расположена на осевом расстоянии D' от кончика вставки, где 0,5L'≤D'≤0,9L', предпочтительно 0,5L'≤D'≤0,8L'. Переходная кромка и участок конусообразной передней поверхности могут быть расположены внутри баллистического контура, образованного кончиком вставки, радиально самым наружным участком аксиально самой передней поверхности боковых стенок и кольца. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Отбойный или землеройный инструмент (102), содержащий корпус (104), имеющий установочный конец (106) и рабочий конец (108), опорную поверхность (112) на рабочем конце (108), включающую в себя полость (114) и аксиально выступающие боковые стенки (116), выполненные за одно целое с корпусом (104), вставку (120), закрепленную в полости (114), содержащую кончик (122) на аксиально самом переднем конце (124), конусообразную переднюю поверхность (126), боковую поверхность (128) и переходную кромку (130) на пересечении передней поверхности (126) и боковой поверхности (128), и кольцо (140), расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок (116), причем кольцо (140) выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом (104) инструмента (102), отличающийся тем, что осевое положение переходной кромки (130) и осевое положение аксиально самой передней поверхности (118) боковых стенок (116) являются, по существу, одинаковыми, при этом аксиально самая задняя поверхность (160) вставки (120) расположена на осевом расстоянии L' от кончика (122) вставки (120), а аксиально самая передняя поверхность (142) кольца (140) расположена на осевом расстоянии D' от кончика (122) вставки (120), где 0,5L'≤D'≤0,9L', предпочтительно 0,5L'≤D'≤0,8L'.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что аксиально самая задняя поверхность (156) кольца (140) расположена на осевом расстоянии d' от кончика (122) вставки (120), где d' больше, чем D', и d' меньше, чем L', при этом кольцо (140) является радиально самой наружной частью инструмента (102) в интервале между D' и d'.

3. Инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиальная толщина боковых стенок (116) составляет максимум l'_s, а радиальная толщина кольца (140) составляет максимум l'_r, и l'_r больше или равно l'_s.

4. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что участок выступающих боковых стенок (116) подрезает переходную кромку (130) вставки (120) в радиально внутреннем направлении.

5. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что аксиально самые передние поверхности (118, 142) боковых стенок (116) и кольца (140) расположены в аксиально продолжающейся в заднем направлении ступенчатой конфигурации.

6. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что переходная кромка (130) и участок конусообразной передней поверхности (126) находятся внутри баллистического контура, образованного кончиком (122) вставки (120), радиально самым наружным участком (150, 152) аксиально самой передней поверхности (118, 142) боковых стенок (116) и кольца (140).

7. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что вставка (120) закреплена в полости (114) твердым припоем.

8. Машина для удаления материала, содержащая вращающийся элемент, отличающаяся тем, что на вращающемся элементе закреплен один или более инструментов (102) по любому из пп.1-7.

9. Машина по п.8, отличающаяся тем, что машина для удаления материала представляет собой машину для подземных горных работ, машину для открытых горных работ, машину для планирования дорог, машину для рытья траншей или восстановления дорог.

10. Способ изготовления отбойного или землеройного инструмента (102), включающий образование первой опорной поверхности (112) на рабочем конце (108) корпуса (104) инструмента (102), причем опорная поверхность (112) включает в себя полость (114) и аксиально выступающие боковые стенки (116), выполненные за одно целое с корпусом (104), образование второй опорной поверхности (144) радиально снаружи полости (114) первой опорной поверхности (112), закрепление вставки (120) на первой опорной поверхности (112), причем вставка (120) включает в себя кончик (122) на аксиально самом переднем конце (124), конусообразную переднюю поверхность (126), боковую поверхность (128) и переходную кромку (130) на пересечении передней поверхности (126) и боковой поверхности (128), и закрепление кольца (140) на второй опорной поверхности (144), при этом закрепленное кольцо (140) расположено радиально снаружи выступающих боковых стенок (116), причем кольцо (140) выполнено из материала, обладающего более высокой твердостью по сравнению с корпусом (104) инструмента (102), отличающийся тем, что осевое положение переходной кромки (130) и осевое положение аксиально самой передней поверхности (118) боковых стенок (116) являются, по существу, одинаковыми, при этом переходная кромка (130) и участок конусообразной передней поверхности (126) расположены внутри баллистического контура, образованного кончиком (122) вставки (120), радиально самым наружным участком (150, 152) аксиально самой передней поверхности (118, 142) боковых стенок (116) и кольца (140).

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что участок выступающих боковых стенок (116) подрезает переходную кромку (130) вставки (120) в радиально внутреннем направлении.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно из закрепления вставки (120) и закрепления кольца (140) включает в себя твердый припой.

13. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что аксиально самая задняя поверхность (160) вставки (120) находится на осевом расстоянии L' от кончика (122) вставки (120), а аксиально самая передняя поверхность (142) кольца (140) находится на осевом расстоянии D' от кончика (122) вставки (120), где 0,5L'≤D'≤0,9L', предпочтительно 0,5L'≤D'≤0,8L'.