DE102012005294A1

DE102012005294A1 - cutting tool

Info

Publication number: DE102012005294A1
Application number: DE102012005294A
Authority: DE
Inventors: Randall W. Ojanen
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-09-27
Also published as: CN102691254A; US20120242136A1; AU2012201292A1; ZA201202034B

Abstract

Ein Schneidwerkzeug zur Verwendung beim Eindringen in Erdschichten enthält einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfteil an einem axialen Vorderende, einem Bundteil axial rückwärtig des Kopfteils und einem Schaftteil axial rückwärtig des Bundteils an einem axialen Hinterende, wobei der Schneidwerkzeugkörper eine erste Aufnahme an seinem axialen Vorderende aufweist. Der Schaftteil verjüngt sich allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung. Des Weiteren enthält das Schneidwerkzeug ein hartes Schneidglied, das in der ersten Aufnahme an dem Schneidwerkzeugkörper befestigt ist. Das harte Schneidglied enthält ein axiales Vorderende und ein axiales Hinterende. Des Weiteren enthält das harte Schneidglied einen superharten axialen Vorderteil seines axialen Vorderendes, wobei der superharte axiale Vorderteil ein Substrat und eine Schicht aus superhartem Material umfasst, das an dem Substrat haftet. Das Substrat des superharten axialen Vorderteils verjüngt sich allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung. Des Weiteren enthält das harte Schneidglied einen harten axialen Hinterteil, der an den superharten axialen Vorderteil angrenzt und sich axial rückwärtig von diesem befindet, und enthält eine zweite Aufnahme, die dazu strukturiert und angeordnet ist, den superharten axialen Vorderteil aufzunehmen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Schicht aus superhartem Material polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN).A cutting tool for use in soil penetration includes a cutting tool body having a head portion at an axial front end, a collar portion axially rearward of the head portion and a shank portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end, the cutting tool body having a first receptacle at its axial front end. The shaft portion tapers generally in an axially rearward direction. The cutting tool also contains a hard cutting member which is fastened in the first receptacle on the cutting tool body. The hard cutting member includes an axial front end and an axial rear end. The hard cutting member further includes a super hard axial front portion of its axial front end, the super hard axial front portion comprising a substrate and a layer of super hard material adhered to the substrate. The substrate of the superhard axial front portion tapers generally in an axially rearward direction. The hard cutting member further includes a hard axial rearwardly adjacent to and axially rearward of the superhard axial frontal part and includes a second receptacle structured and arranged to receive the superhard axial frontal part. According to one aspect of the invention, the layer of super hard material comprises polycrystalline diamond (PCD) or polycrystalline cubic boron nitride (PCBN).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft allgemein ein Schneidwerkzeug, das für das Eindringen in ein Substrat oder in Erdschichten, wie beispielsweise Asphaltstraßenmaterial, Kohlelagerstätten, Mineralformationen und dergleichen, verwendbar ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das oben genannte Schneidwerkzeug, wobei das Schneidwerkzeug, das entweder um seine mittlere Längsachse drehbar sein kann oder ein Wendeschneidwerkzeug sein kann, das um seine mittlere Längsachse symmetrisch ist, ein hartes Schneidglied oder ein superhartes Schneidglied an seinem axial vorderen Ende trägt. Das superharte Schneidglied kann aus einem superharten Material hergestellt sein (oder enthält einen Teil, der aus einem superharten Material hergestellt ist). Superharte Materialien, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind Materialien wie zum Beispiel polykristalliner Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN), ohne darauf beschränkt zu sein.The invention relates generally to a cutting tool which is useful for penetration into a substrate or in earth strata, such as asphalt road material, coal deposits, mineral formations, and the like. More particularly, the present invention relates to the aforesaid cutting tool wherein the cutting tool, which may either be rotatable about its central longitudinal axis or may be an indexable cutting tool symmetrical about its central longitudinal axis, carries a hard cutting member or a superhard cutting member at its axially forward end , The super hard cutting member may be made of a super hard material (or includes a part made of a superhard material). Superhard materials useful in the present invention include, but are not limited to, materials such as polycrystalline diamond (PCD) or polycrystalline cubic boron nitride (PCBN).

Ein Schneidwerkzeug weist in der Regel eine allgemein längliche, zylindrische Geometrie auf. Das Schneidwerkzeug umfasst einen länglichen Schneidwerkzeugkörper aus Stahl, der ein axial vorderes Ende und ein gegenüberliegendes axial hinteres Ende aufweist. Ein hartes Schneidglied oder ein superhartes Schneidglied ist in der Regel an dem axialen Vorderende des Schneidwerkzeugkörpers befestigt. Der Schneidwerkzeugkörper trägt in der Regel eine Anordnung oder ein Mittel, durch die bzw. das das Schneidwerkzeug durch einen stationären Block oder Halter auf einer Trommel drehbar getragen wird. Als Alternative dazu kann das Schneidwerkzeug wendbar sein und in Position in dem Block oder Halter auf einer Trommel befestigt sein.A cutting tool usually has a generally elongated, cylindrical geometry. The cutting tool comprises an elongated steel cutting tool body having an axially forward end and an opposite axially rearward end. A hard cutting member or a super hard cutting member is usually attached to the axial front end of the cutting tool body. The cutting tool body typically carries an assembly or means by which the cutting tool is rotatably supported by a stationary block or holder on a drum. Alternatively, the cutting tool may be reversible and secured in place in the block or holder on a drum.

Schneidwerkzeuge können aufgrund der Umgebung, in der sie betrieben werden, auf verschiedene Weise Verschleiß erfahren und müssen häufig ausgewechselt werden. Es wäre somit hochwünschenswert, ein verbessertes Schneidwerkzeug bereitzustellen, das eine Verlängerung der Nutzungsdauer des Werkzeugs im Vergleich zu bisher bekannten Schneidwerkzeugen erfährt. Des Weiteren wäre es höchst wünschenswert, ein verbessertes Schneidwerkzeug bereitzustellen, das leichter und schneller ausgewechselt werden kann, nachdem es das Ende seiner Werkzeugnutzungsdauer erreicht hat.Cutting tools can be subject to wear in a variety of ways due to the environment in which they operate, and must be replaced frequently. It would thus be highly desirable to provide an improved cutting tool which experiences an increase in the useful life of the tool as compared to previously known cutting tools. Furthermore, it would be highly desirable to provide an improved cutting tool that can be replaced more easily and quickly after it has reached the end of its tool life.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Schneidwerkzeugkörper mit einer mittleren Längsachse ein axiales Vorderende, ein axiales Hinterende, einen Kopfteil, einen Schaftteil und einen Bundteil. Der Bundteil befindet sich zwischen dem Kopfteil und dem Schaftteil und ist daran angrenzend. Der Schaftteil weist ein axiales Vorderende und ein axiales Hinterende auf, und der Schaftteil weist eine durchgängige Konizität in axial nach hinten verlaufender Richtung von dem axialen Vorderende des Schaftteils zu dem axialen Hinterende des Schaftteils auf.According to one aspect of the invention, a cutting tool body having a central longitudinal axis includes an axial front end, an axial rear end, a head portion, a shaft portion, and a waistband portion. The collar part is located between the head part and the shaft part and is adjacent thereto. The shank portion has an axial forward end and an axial rearward end, and the shank portion has a continuous taper in an axially rearward direction from the axial forward end of the shank portion to the axial rearward end of the shank portion.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält ein Schneidwerkzeug zur Verwendung beim Eindringen in Erdschichten einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfteil an einem axialen Vorderende, einem Bundteil axial rückwärtig des Kopfteils und einem Schaftteil axial rückwärtig des Bundteils an einem axialen Hinterende, wobei der Schneidwerkzeugkörper eine erste Aufnahme an seinem axialen Vorderende aufweist. Der Schaftteil verjüngt sich allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung. Des Weiteren enthält das Schneidwerkzeug ein hartes Schneidglied, das in der ersten Aufnahme an dem Schneidwerkzeugkörper befestigt ist.According to another aspect of the invention, a cutting tool for use in penetrating earth strata includes a cutting tool body having a head portion at an axial forward end, a collar portion axially rearward of the head portion, and a shaft portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end, the cutting tool body receiving a first receptacle having its axial front end. The shank portion generally tapers in an axially rearward direction. Furthermore, the cutting tool includes a hard cutting member attached to the cutting tool body in the first receptacle.

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung enthält ein Schneidwerkzeug zur Verwendung beim Eindringen in Erdschichten einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfteil an einem axialen Vorderende, einem Bundteil axial rückwärtig des Kopfteils und einem Schaftteil axial rückwärtig des Bundteils an einem axialen Hinterende, wobei der Schneidwerkzeugkörper eine erste Aufnahme an seinem axialen Vorderende aufweist. Des Weiteren enthält das Schneidwerkzeug ein hartes Schneidglied, das in der ersten Aufnahme an dem Schneidwerkzeugkörper befestigt ist. Ein hartes Schneidglied enthält ein axiales Vorderende und ein axiales Hinterende. Des Weiteren enthält das harte Schneidglied einen superharten axialen Vorderteil seines axialen Vorderendes, wobei der superharte axiale Vorderteil ein Substrat und eine Schicht aus superhartem Material umfasst, das an dem Substrat haftet. Das Substrat des superharten axialen Vorderteils verjüngt sich allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung. Des Weiteren enthält das harte Schneidglied einen harten axialen Hinterteil, der an den superharten axialen Vorderteil angrenzt und sich axial rückwärtig von diesem befindet, und enthält eine zweite Aufnahme, die dazu strukturiert und angeordnet ist, den superharten axialen Vorderteil aufzunehmen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Schicht aus superhartem Material polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN).According to an additional aspect of the invention, a cutting tool for use in penetrating earth strata includes a cutter body having a head portion at an axial front end, a collar portion axially rearward of the head portion, and a shaft portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end Cutting tool body having a first receptacle at its axial front end. Furthermore, the cutting tool includes a hard cutting member attached to the cutting tool body in the first receptacle. A hard cutting member includes an axial forward end and an axial rearward end. Further, the hard cutting member includes a superhard axial front portion of its axial forward end, the superhard axial front portion comprising a substrate and a layer of superhard material adhered to the substrate. The substrate of the superhard axial front portion generally tapers in an axially rearward direction. Further, the hard cutting member includes a hard axial rear portion abutting and axially rearward of the super hard axial front portion and includes a second receptacle structured and arranged to receive the super hard axial front portion. In one aspect of the invention, the superhard material layer comprises polycrystalline diamond (PCD) or polycrystalline cubic boron nitride (PCBN).

Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung enthält ein Schneidwerkzeug zur Verwendung beim Eindringen in Erdschichten einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfteil an einem axialen Vorderende, einem Bundteil axial rückwärtig des Kopfteils und einem Schaftteil axial rückwärtig des Bundteils an einem axialen Hinterende, wobei der Schneidwerkzeugkörper eine erste Aufnahme an seinem axialen Vorderende aufweist. Des Weiteren enthält das Schneidwerkzeug ein hartes Schneidglied, das in der ersten Aufnahme an dem Schneidwerkzeugkörper befestigt ist.According to an additional aspect of the invention, a cutting tool for use in penetrating earth strata includes a cutter body having a head portion at an axial forward end, a collar portion axially rearward of the head portion, and a shaft portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end, the cutter body receiving a first receptacle having its axial front end. Furthermore, the cutting tool includes a hard cutting member attached to the cutting tool body in the first receptacle.

Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach Durchsicht der vorliegenden Beschreibung und Zeichnungen besser verständlich.These and other aspects of the present invention will become more apparent after a review of the present specification and drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Teilschnittansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß einem Aspekt der Erfindung. 1 is a partial sectional view of a cutting tool according to an aspect of the invention.

2 ist eine vergrößerte, auseinander gezogene Teilschnittansicht eines harten Schneidglieds des in 1 gezeigten drehbaren Schneidwerkzeugs gemäß einem Aspekt der Erfindung. 2 is an enlarged, exploded partial sectional view of a hard cutting member of the in 1 shown rotatable cutting tool according to one aspect of the invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Auf die Zeichnungen Bezug nehmend, zeigen die 1–2 ein Schneidwerkzeug der Erfindung, das allgemein mit 10 bezeichnet wird. Gemäß einem Aspekt betrifft die hier dargestellte Erfindung allgemein Straßenplanierwerkzeuge. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch auf andere Schneidwerkzeuge angewandt werden kann, die bei anderen Arten von Schneidvorgängen nützlich sind. Beispielhafte Vorgänge umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Straßenplanierung (oder -fräsung), Kohleabbau, Betonschneiden und andere Arten von Schneidvorgängen, bei denen ein Schneidwerkzeug mit einem harten Schneidglied auf ein Substrat aufprallt (zum Beispiel Erdschichten, Pflasterung, Asphaltstraßenbaumaterial, Beton und dergleichen) und das Substrat in kleine Stücke mit den verschiedensten Größen zerbricht, darunter auch größere Stücke oder Brocken und kleinere Stücke, einschließlich staubartiger Partikel. Darüber hinaus versteht sich, dass das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug 10 in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung des Werkzeugs in verschiedenen Größen und Abmessungen hergestellt werden kann.Referring to the drawings, the show 1 - 2 a cutting tool of the invention, generally with 10 referred to as. In one aspect, the invention presented herein relates generally to road leveling tools. It will be understood, however, that the invention may be applied to other cutting tools useful in other types of cutting operations. Exemplary operations include, but are not limited to, road planing (or milling), coal mining, concrete cutting, and other types of cutting operations where a cutting tool with a hard cutting member strikes a substrate (e.g., earth strata, paving, asphalt road construction material, concrete, and the like ) and break the substrate into small pieces of various sizes, including larger pieces or chunks and smaller pieces, including dust-like particles. In addition, it is understood that the cutting tool according to the invention 10 depending on the desired application of the tool in various sizes and dimensions can be made.

Wie hier verwendet, soll sich der Begriff ”Schneidwerkzeug” allgemein auf drehbare Schneidwerkzeuge oder Wendeschneidwerkzeuge, die im Gebrauch allgemein in Position festgelegt sind, beziehen.As used herein, the term "cutting tool" is generally intended to refer to rotatable cutting tools or indexable cutting tools that are generally fixed in place in use.

Das Schneidwerkzeug 10 weist eine mittlere Längsachse A-A auf. Gemäß einem Aspekt kann das Schneidwerkzeug 10 um die Achse A-A symmetrisch sein und/oder sich um sie drehen. Das Schneidwerkzeug 10 enthält einen länglichen Schneidwerkzeugkörper, der allgemein mit 12 bezeichnet wird und in der Regel aus Stahl hergestellt ist. Die Form kann so sein, wie in der US-PS 7 413 257 offenbart wird. Beispielhafte Zusammensetzungen des Stahls für den Schneidwerkzeugkörper 12 umfassen jene, die in der folgenden Schrift offenbart werden: US-PS 4 886 710 von Greenfield und US-PS 5 008 073 von Greenfield, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Werkzeuganordnung wird zur Leistungssteigerung bearbeitet, wie in der US-PS 7 458 646 offenbart. Der längliche Schneidwerkzeugkörper 12 weist eine allgemein zylindrische Geometrie auf und hat ein axiales Vorderende 14 und ein axiales Hinterende 16.The cutting tool 10 has a central longitudinal axis AA. In one aspect, the cutting tool 10 be symmetric about the axis AA and / or rotate around it. The cutting tool 10 includes an elongate cutting tool body, commonly with 12 is designated and is usually made of steel. The shape can be as in the U.S. Patent No. 7,413,257 is disclosed. Exemplary compositions of the steel for the cutting tool body 12 include those disclosed in the following specification: U.S. Patent 4,886,710 from Greenfield and U.S. Patent 5,008,073 from Greenfield, without being limited to it. The tool assembly is processed to increase performance, as in the U.S. Patent No. 7,458,646 disclosed. The elongated cutting tool body 12 has a generally cylindrical geometry and has an axial forward end 14 and an axial rear end 16 ,

Der längliche Schneidwerkzeugkörper 12 enthält einen Kopfteil 18, einen Schaftteil 20 und einen Bundteil 22, wobei sich der Bundteil 22 zwischen dem Kopfteil 18 und dem Schaftteil 20 befindet und daran angrenzt. Der Schaftteil 20 enthält eine Ringnut 24 neben dem axialen Hinterende 16 zur Aufnahme eines Halterings 26, wie allgemein bekannt ist. Gemäß einem Aspekt kann der Haltering nach Installation in einem Werkzeughalter mit sich verjüngender Bohrung das Werkzeug axial festhalten und eine freie Drehung einschränken, das heißt ein Wendewerkzeug.The elongated cutting tool body 12 contains a headboard 18 , a shaft part 20 and a waistband part 22 , where the waistband part 22 between the headboard 18 and the shaft part 20 located and adjacent to it. The shaft part 20 contains an annular groove 24 next to the axial rear end 16 for receiving a retaining ring 26 as is well known. In one aspect, after installation in a tapered bore tool holder, the retaining ring may axially retain the tool and restrict free rotation, that is, a turning tool.

Der Kopfteil 18 enthält eine erste Aufnahme 28 an dem axialen Vorderende des Schneidwerkzeugkörpers 12. Die Aufnahme 28 enthält einen kegelstumpfförmigen Teil 30 und einen zylindrischen Teil 32. Des Weiteren enthält die Aufnahme 28 eine Unterseite 34. Es versteht sich, dass auch andere Geometrien einer Aufnahme zur Verwendung mit dem Schneidwerkzeug 10 geeignet sein können, vorausgesetzt, dass die Geometrie des harten Schneidglieds der der Aufnahme entspricht. Andere verwendbare Geometrien sind zum Beispiel in der US-PS 4 497 520 , 4 981 328 und 5 837 071 dargestellt.The headboard 18 contains a first shot 28 at the axial front end of the cutting tool body 12 , The recording 28 contains a frusto-conical part 30 and a cylindrical part 32 , Furthermore, the recording contains 28 a bottom 34 , It is understood that other geometries of a receptacle for use with the cutting tool 10 may be suitable provided that the geometry of the hard cutting member corresponds to that of the receptacle. Other usable geometries are for example in U.S. Patent 4,497,520 . 4,981,328 and 5,837,071 shown.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung verjüngt sich der Schaftteil 20 des Schneidwerkzeugkörpers 12 allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung. Mit anderen Worten, der Schaftteil 20 weist an einem axialen Vorderende 14 in der Nähe des Bundteils 22 oder daneben einen Durchmesser D1 auf, der größer ist als ein Durchmesser D2 an dem axialen Hinterende 16 des Schaftteils 20. Gemäß einem Aspekt kann der Durchmesser von dem axialen Vorderende des Schaftteils 20, das heißt neben oder nahe dem Bundteil 22, zu dem axialen Hinterende 16 linear abnehmen. Gemäß einem anderen Aspekt weist der Schaftteil 20 eine durchgängige Konizität von dem axialen Vorderende 14 (das heißt an oder nahe der Stelle, wo der Schaftteil einen Durchmesser D1 aufweist) zu dem axialen Hinterende 16 (das heißt an oder nahe der Stelle, an der der Schaft den Durchmesser D2 aufweist) auf.According to one aspect of the invention, the shaft part tapers 20 of the cutting tool body 12 generally in an axially rearward direction. In other words, the shaft part 20 has an axial front end 14 near the waistband 22 or next to a diameter D1 which is larger than a diameter D2 at the axial rear end 16 of the shaft part 20 , In one aspect, the diameter may be from the axial forward end of the shaft portion 20 that is next to or near the waistband 22 , to the axial rear end 16 decrease linearly. According to another aspect, the shaft part 20 a continuous taper from the axial front end 14 (ie, at or near the point where the shaft portion has a diameter D1) to the axial rear end 16 (that is, at or near the point where the shaft has the diameter D2).

Gemäß einem Aspekt ist der Abstand zwischen dem sich verjüngenden Schaft und dem Werkzeugblock oder -halter im Vergleich zu standardmäßigen Schneidwerkzeuganordnungen, insbesondere drehbaren Schneidwerkzeugen, minimal. Bekannte drehbare Schneidwerkzeuge hatten im Allgemeinen nur zylindrisch geformte Schäfte, die einen großzügigen Abstand zwischen dem Schaft und dem Werkzeughalter haben, um eine freie Drehung zu gestatten.In one aspect, the distance between the tapered shank and the Tool block or holder compared to standard cutting tool assemblies, in particular rotatable cutting tools, minimal. Known rotatable cutting tools generally have only cylindrically shaped shanks that have a generous clearance between the shank and the tool holder to permit free rotation.

Des Weiteren enthält das Schneidwerkzeug 10 ein hartes Schneidglied, das allgemein mit 40 bezeichnet wird. Das harte Schneidglied 40 kann zum Beispiel durch Hartlöten in der ersten Aufnahme 28 am axialen Vorderende 36 des Schneidwerkzeugkörpers 12 befestigt sein.Furthermore, the cutting tool contains 10 a hard cutting member, commonly with 40 referred to as. The hard cutting element 40 For example, by brazing in the first shot 28 at the axial front end 36 of the cutting tool body 12 be attached.

Insbesondere auf 2 Bezug nehmend, enthält das harte Schneidglied 40 ein axiales Vorderende 42 und ein axiales Hinterende 44. Des Weiteren enthält das harte Schneidglied 40 einen harten axialen rückwärtigen Teil, der durch die Klammer 46 allgemein gezeigt wird. Der harte axiale rückwärtige Teil 46 enthält eine axiale Vorderseite 48, die an einen konkaven Bereich 50 angrenzt. Der harte axiale rückwärtige Teil 46 enthält einen allgemein kegelstumpfförmigen Teil 52 zum Zusammenwirken mit dem kegelstumpfförmigen Teil 30 der Aufnahme 28 und einen allgemein zylindrischen Teil 54 zum Zusammenwirken mit dem zylindrischen Teil 32 der Aufnahme 28. Wie angeführt, kann der harte axiale rückwärtige Teil 46 durch Hartlöten an der Aufnahme 28 befestigt sein. Der harte axiale rückwärtige Teil 46 kann zum Beispiel aus einem harten Material, wie zum Beispiel (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbid hergestellt sein. Klassen des (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbids, die zur Verwendung hierin geeignet sind, umfassen zum Beispiel die in der US-PS 4 859 543 von Greenfield und US-PS 6 197 084 von Smith offenbarten.In particular on 2 Referring to FIG. 12, the hard cutting member includes 40 an axial front end 42 and an axial rear end 44 , Furthermore, the hard cutting member contains 40 a hard axial rear part, passing through the clamp 46 generally shown. The hard axial rear part 46 contains an axial front 48 attached to a concave area 50 borders. The hard axial rear part 46 contains a generally frusto-conical part 52 for cooperation with the frusto-conical part 30 the recording 28 and a generally cylindrical part 54 for cooperation with the cylindrical part 32 the recording 28 , As stated, the hard axial rear part 46 by brazing on the receptacle 28 be attached. The hard axial rear part 46 For example, it may be made of a hard material such as (cobalt) tungsten cemented carbide. Classes of (cobalt) tungsten-cemented carbide suitable for use herein include, for example, those disclosed in U.S. Pat U.S. Patent 4,859,543 from Greenfield and US-PS 6,197,084 from Smith.

Immer noch auf 2 Bezug nehmend, enthält das harte Schneidglied 40 weiterhin einen superharten axialen Vorderteil an seinem axialen Vorderende, wie durch die Klammer 60 gezeigt. Der superharte axiale Vorderteil 60 enthält ein Substrat 62, das zum Beispiel aus einem harten Material, wie zum Beispiel (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbid, hergestellt sein kann. Klassen des (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbids, die zur Verwendung hierin geeignet sind, umfassen die in einer oder mehreren der folgenden Schriften, die sich auf einen Presskörper aus einem superharten Material und einem Carbid-(oder Sintercarbid-)Substrat beziehen, offenbarten: US-PS 4 063 909 von Mitchell, US-PS 4 604 106 von Hall et al., US-PS 4 694 918 von Hall und US-PS 4 811 801 von Salesky et al. Man sollte erwarten können, dass die in der US-PS 4 859 543 von Greenfield und US-PS 6 197 084 von Smith offenbarten Klassen von Sintercarbiden auch zur Verwendung als das Substrat geeignet sind. Die Klasse des (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbids, die zur Verwendung als das Substrat 62 geeignet ist, kann gegebenenfalls die gleiche sein wie die Klasse des (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbids, die zur Verwendung als der harten axialen Hinterteil 46 geeignet ist. Die besondere Anwendung des drehbaren Schneidwerkzeugs kann die speziellen Klassen des (Cobalt-)Wolfram-Sintercarbids, die zur Verwendung hierin geeignet sind, vorgeben. Mit anderen Worten, die Zusammensetzung des Substrats 62 kann gegebenenfalls die gleiche sein wie die Zusammensetzung des harten axialen Hinterteils 46.Still on 2 Referring to FIG. 12, the hard cutting member includes 40 a super hard axial front part at its axial front end, as by the clamp 60 shown. The super hard axial front part 60 contains a substrate 62 For example, it may be made of a hard material such as (cobalt) tungsten cemented carbide. Classes of (cobalt) tungsten-cemented carbide suitable for use herein include those disclosed in one or more of the following references, which relate to a superhard material and carbide (or cemented carbide) substrate compact: U.S. Patent No. 4,063,909 from Mitchell, U.S. Patent 4,604,106 by Hall et al., U.S. Patent 4,694,918 from Hall and U.S. Patent 4,811,801 by Salesky et al. One should be able to expect that in the U.S. Patent 4,859,543 from Greenfield and US-PS 6,197,084 from Smith disclosed classes of cemented carbides are also suitable for use as the substrate. The class of (cobalt) tungsten cemented carbide suitable for use as the substrate 62 optionally, may be the same as the class of (cobalt) tungsten cemented carbide suitable for use as the hard axial rump 46 suitable is. The particular application of the rotatable cutting tool may dictate the particular classes of (cobalt) tungsten-cemented carbide suitable for use herein. In other words, the composition of the substrate 62 may optionally be the same as the composition of the hard axial rear part 46 ,

Des Weiteren enthält der superharte axiale Vorderteil 60 eine Schicht aus einem superharten Material 64, die an dem Substrat 62 haftet. Die Schicht aus dem superharten Material 64 kann zum Beispiel polykristallinen Diamant (PCD) oder polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN) umfassen. Die Schicht aus dem superharten Material 64 kann eine allgemein konstante Dicke aufweisen und kann durch eine beliebige mehrerer bekannter Techniken, bei denen das superharte Material mit der Fläche des Substrats 62 verbunden wird, auf das Substrat 62 aufgebracht werden. Darüber hinaus weist die Schicht aus superhartem Material 64 in der Darstellung eine allgemein halbkugelförmige Gestalt auf, es versteht sich jedoch, dass sie auch andere Formen und Konfigurationen aufweisen kann, wie für bestimmte Schneidvorgänge gewünscht oder erforderlich.Furthermore, the super hard axial front part contains 60 a layer of superhard material 64 attached to the substrate 62 liable. The layer of superhard material 64 For example, polycrystalline diamond (PCD) or polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) may be included. The layer of superhard material 64 may have a generally constant thickness and may be formed by any of several known techniques in which the superhard material is bonded to the surface of the substrate 62 is connected to the substrate 62 be applied. In addition, the layer of superhard material 64 in the illustration a generally hemispherical shape, but it will be understood that it may also have other shapes and configurations as desired or required for particular cutting operations.

Die Schicht aus superhartem Material 64, zum Beispiel polykristalliner Diamant, kann durch eine beliebige mehrerer Techniken, bei denen die Schicht aus superhartem Material 64 mit der Fläche des Substrats 62 verbunden wird, auf das Substrat 62 aufgebracht werden. Die folgenden Patentschriften offenbaren beispielhafte Zusammensetzungen aus polykristallinem Diamant sowie beispielhafte Techniken zum Auftragen einer Schicht aus polykristallinem Diamant auf die Fläche eines Substrats: US-PS 4 063 909 von Mitchell, US-PS 4 604 106 von Hall et al., US-PS 4 694 918 von Hall und US-PS 4 811 801 von Salesky et al.The layer of superhard material 64 For example, polycrystalline diamond may be formed by any of several techniques involving the layer of superhard material 64 with the surface of the substrate 62 is connected to the substrate 62 be applied. The following patents disclose exemplary polycrystalline diamond compositions and exemplary techniques for applying a layer of polycrystalline diamond to the surface of a substrate: U.S. Patent No. 4,063,909 from Mitchell, U.S. Patent 4,604,106 by Hall et al., U.S. Patent 4,694,918 from Hall and U.S. Patent 4,811,801 by Salesky et al.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung verjüngen sich die Seitenwände 66 des Substrats 62 allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung. Diese sich verjüngende Hartlötverbindungsform bietet eine hohe Festigkeit und eine höhere Zuverlässigkeit als die in der Regel von bekannten Schneidwerkzeugen verwendete einfache Stumpfstoßgeometrie, wie zum Beispiel in der US PS 6 051 079 und 7 464 993 gezeigt. Die sich verjüngenden Seitenwände 66 des Substrats 62 können zum Beispiel durch einen Schleifprozess hergestellt sein, um das allgemein gewünschte sich verjüngende, konisch geformte Substrat 62 zu erhalten. According to another aspect of the invention, the side walls are tapered 66 of the substrate 62 generally in an axially rearward direction. This tapered braze joint provides high strength and higher reliability than the simple butt joint geometry typically used by known cutting tools, such as the US Pat. No. 6,051,079 and 7 464 993 shown. The tapered side walls 66 of the substrate 62 For example, they may be made by a grinding process to produce the generally desired tapered, conically shaped substrate 62 to obtain.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält das axiale Vorderende 48 des harten axialen Hinterteils 46 eine darin ausgebildete zweite Aufnahme 56. Die zweite Aufnahme 56 ist dazu strukturiert und angeordnet, den superharten axialen Vorderteil 60 aufzunehmen. Insbesondere enthält die zweite Aufnahme 56 konische Seitenwände 68, die dazu strukturiert und angeordnet sind, die sich verjüngenden Seitenwände 66 des superharten axialen Vorderteils 60 aufzunehmen. Gemäß einem Aspekt verjüngen sich die Seitenwände 68 der zweiten Aufnahme 56 allgemein in axial nach hinten verlaufender Richtung ähnlich wie die Verjüngung der Seitenwände 66 des Substrats 62.According to another aspect of the invention, the axial front end includes 48 hard axial rear part 46 a second receptacle formed therein 56 , The second shot 56 is structured and arranged to the super hard axial front part 60 take. In particular, the second shot contains 56 conical sidewalls 68 that are structured and arranged to the tapered sidewalls 66 the super hard axial front part 60 take. According to one aspect, the side walls are tapered 68 the second shot 56 generally in an axially rearward direction similar to the taper of the sidewalls 66 of the substrate 62 ,

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung können die Seitenwände 68 der zweiten Aufnahme 56 in einem Winkel X1 ausgebildet sein, der bei einer beispielhaften Ausführungsform ca. 30° betragen kann. Der Winkel X1 kann von ca. 10° bis ca. 60° reichen. Dies sind alles Winkel, die mit herkömmlicher Carbidverarbeitungstechnologie ökonomisch gepresst und gesintert werden können. Ebenso können die Seitenwände 66 des Substrats 62 in einem Winkel X2 ausgebildet werden, der bei einer beispielhaften Ausführungsform ca. 30° entsprechen kann, um den sich verjüngenden Seitenwänden 68 der zweiten Aufnahme 56 zu entsprechen. Gemäß einem Aspekt kann der Winkel X2 in dem Bereich von ca. 1° bis ca. 2° größer als der Winkel X1 liegen.According to another aspect of the invention, the side walls 68 the second shot 56 be formed at an angle X1, which may be about 30 ° in an exemplary embodiment. The angle X1 can range from about 10 ° to about 60 °. These are all angles that can be economically pressed and sintered using conventional carbide processing technology. Likewise, the side walls 66 of the substrate 62 be formed at an angle X2, which may correspond to approximately 30 ° in an exemplary embodiment, to the tapered side walls 68 the second shot 56 correspond to. In one aspect, the angle X2 may be greater than the angle X1 in the range of about 1 ° to about 2 °.

Wie beschrieben, wird der superharte axiale Vorderteil 60 in der zweiten Aufnahme 56 des harten axialen Hinterteils 46 aufgenommen. Insbesondere ist der superharte axiale Vorderteil 60 durch Hartlöten der Seitenwände 66 des Substrats 62 an die Seitenwände 68 der zweiten Aufnahme 56 an dem harten axialen Hinterteil 46 befestigt. Obgleich dies nicht erforderlich ist, kann Hartlöten auch zwischen einer Unterseite 70 des Substrats 62 und einer unteren Fläche 72 der zweiten Aufnahme 56 vorgesehen werden. Die Hartlötgeometrie des sich verjüngenden Einsatzes stellt mehr Oberfläche zum Verbinden des superharten axialen Vorderteils 60 mit dem harten axialen Hinterteil 46 bereit, wodurch im Vergleich zu bekannten stumpfgelöteten Schneideansätzen für Schneidwerkzeuge die Verwendung von Schneideinsätzen mit kleinerem Durchmesser gestattet wird. Gemäß einem Aspekt ermöglichen kleinere Schneideinsatzdurchmesser höhere Maschinengeschwindigkeiten. Es versteht sich, dass bei der Erfindung neben Löten auch andere Verfahren zur Befestigung verwendet werden können, zum Beispiel Kleben und andere in der Technik bekannte Befestigungsverfahren.As described, the super hard axial front part becomes 60 in the second shot 56 hard axial rear part 46 added. In particular, the super hard axial front part 60 by brazing the sidewalls 66 of the substrate 62 to the side walls 68 the second shot 56 on the hard axial rear part 46 attached. Although this is not required, brazing can also be done between a bottom 70 of the substrate 62 and a lower surface 72 the second shot 56 be provided. The braze geometry of the tapered insert provides more surface area for connecting the superhard axial front part 60 with the hard axial rump 46 which allows the use of smaller diameter cutting inserts compared to known butt-soldered cutting tabs for cutting tools. In one aspect, smaller cutting insert diameters allow for higher machine speeds. It will be appreciated that other methods of attachment may be used in the invention, besides soldering, for example gluing and other fastening methods known in the art.

Obgleich oben zur Veranschaulichung bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, liegt für den Fachmann auf der Hand, dass zahlreiche Variationen der Details der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne von der in den angehängten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen. Gemäß einem Aspekt kann zum Beispiel der Aspekt des sich verjüngenden Schafts, zum Beispiel des Schafts 20, mit verschiedenen Arten von Schneidwerkzeugen verwendet werden, die verschiedene Arten von Schneideinsätzen haben, zum Beispiel superharte Schneideinsätze (zum Beispiel PCD oder PCBN) oder harte Schneideinsätze (zum Beispiel Carbidschneideinsätze) und der gleichen. Schäfte, die sich nicht verjüngen, können auch in Verbindung mit dem Aspekt der Erfindung verwendet werden. Gemäß einem anderen Aspekt können verschiedene Arten von Schneideinsätzen mit verschiedenen Formen und Konfigurationen verwendet werden, wobei die Seitenwände des Einsatzes mit den Seitenwänden der Aufnahme, in der er aufgenommen ist, hartverlötet sind. Darüber hinaus kann das axiale Vorderende des Schneideinsatzes verschiedene Formen und Konfigurationen haben, wie zum Beispiel eine halbkugelförmige, kegelstumpfförmige, konische oder andere bekannte Formen für Schneideinsätze, wie gewünscht. Gemäß einem anderen Aspekt können superharte Schneideinsätze (zum Beispiel PCD oder PCBN) oder harte Schneideinsätze (zum Beispiel Carbidschneideinsätze) oder Kombinationen davon mit der Erfindung verwendet werden.Although certain aspects of the present invention have been described above for purposes of illustration, it would be obvious to those skilled in the art that numerous variations of the details of the present invention may be made without departing from the invention as defined in the appended claims. In one aspect, for example, the aspect of the tapered shaft, for example, of the shaft may be 20 , are used with various types of cutting tools having different types of cutting inserts, for example superhard cutting inserts (for example PCD or PCBN) or hard cutting inserts (for example carbide cutting inserts) and the like. Shanks that do not taper can also be used in conjunction with the aspect of the invention. In another aspect, various types of cutting inserts of various shapes and configurations may be used, with the side walls of the insert brazed to the side walls of the receptacle in which it is received. In addition, the axial forward end of the cutting insert may have various shapes and configurations, such as hemispherical, frusto-conical, conical, or other known shapes for cutting inserts, as desired. According to another aspect, superhard cutting inserts (for example PCD or PCBN) or hard cutting inserts (for example carbide cutting inserts) or combinations thereof can be used with the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims

A cutting tool body having a central longitudinal axis, the cutting tool body comprising: an axial front end and an axial rear end; a head part, a shaft part and a waistband part, wherein the waistband part is located between and adjoins the head part and the shaft part, wherein the shank portion has an axial forward end and an axial rearward end and the shank portion has a continuous taper in an axially rearward direction from the axial forward end of the shank portion to the axial rearward end of the shank portion.

The cutting tool body according to claim 1, wherein a diameter of the shaft portion adjacent the axial front end of the shaft portion is larger than a diameter of the shaft portion adjacent to the axial rear end.

The cutting tool body according to claim 1, wherein a diameter of the shaft portion linearly decreases from the axial front end to the axial rear end.

A cutting tool for use in penetrating earth strata, the cutting tool comprising: a cutting tool body having a head portion at an axial front end, a collar portion axially rearward of the head portion and a shaft portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end, the cutting tool body having a first receptacle at its axial front end; the shank portion generally tapering in an axially rearward direction; and a hard cutting member attached to the cutting tool body in the first receptacle, the hard cutting member comprising: an axial front end and an axial rear end; a super hard axial front part at its axial front end; and an axial ridge adjacent to the superhard axial front portion, located axially rearward thereof, and having a second receptacle for receiving the superhard axial front portion.

The cutting tool of claim 4, wherein the superhard axial front comprises a substrate and a layer of superhard material adhered to the substrate.

The cutting tool of claim 5, wherein the layer of superhard material comprises polycrystalline diamond (PCD) or polycrystalline cubic boron nitride (PCBN).

The cutting tool of claim 5, wherein the substrate of the super hard axial front part tapers generally in an axially rearward direction.

The cutting tool of claim 7, wherein the second receptacle includes side walls structured and arranged to receive the tapered substrate of the superhard axial front portion.

The cutting tool of claim 8, wherein the side walls of the second housing generally taper in an axially rearward direction.

The cutting tool of claim 8, wherein the tapered substrate is brazed to the tapered sidewalls of the second receptacle.

The cutting tool of claim 4, wherein the hard axial rear portion includes a (cobalt) tungsten cemented carbide material.

The cutting tool of claim 5, wherein the substrate of the super hard axial front portion includes a (cobalt) tungsten cemented carbide material.

A cutting tool for use in penetrating earth strata, the cutting tool comprising: a cutting tool body having a head portion at an axial front end, a collar portion axially rearward of the head portion and a shaft portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end, the cutting tool body having a first receptacle at its axial front end; and a hard cutting member attached to the cutting tool body in the first receptacle, the hard cutting member comprising: an axial front end and an axial rear end; a superhard axial front portion at its axial front end, the superhard axial front portion comprising a substrate and a layer of superhard material adhered to the substrate, and wherein the substrate of the superhard axial front portion generally tapers in an axially rearward direction; and a hard axial rear portion abutting, axially rearward of the super hard axial front portion and having a second receptacle structured and arranged to receive the super hard axial front portion.

The cutting tool of claim 13, wherein the layer of superhard material comprises polycrystalline diamond (PCD) or polycrystalline cubic boron nitride (PCBN).

The cutting tool of claim 13, wherein the second receptacle includes sidewalls facing thereto are structured and arranged to accommodate the tapered substrate of the super hard axial front part.

The cutting tool of claim 15, wherein the sidewalls of the second receptacle generally taper in an axially rearward direction.

The cutting tool of claim 16, wherein the tapered substrate is brazed to the tapered sidewalls of the second receptacle.

The cutting tool of claim 13, wherein the shank portion tapers generally in an axially rearward direction.

The cutting tool of claim 13, wherein the hard axial rear portion comprises a (cobalt) tungsten cemented carbide material.

The cutting tool of claim 13, wherein the substrate of the super hard axial front portion comprises a (cobalt) tungsten cemented carbide material.

The cutting tool of claim 1, wherein the cutting tool body is either rotatable or reversible.

The cutting tool according to claim 4, wherein the cutting tool body is either rotatable or reversible.

The cutting tool of claim 13, wherein the cutting tool body is either rotatable or reversible.

A cutting tool for use in penetrating earth strata, the cutting tool comprising: a cutting tool body having a head portion at an axial front end, a collar portion axially rearward of the head portion and a shaft portion axially rearward of the collar portion at an axial rear end, the cutting tool body having a first receptacle at its axial front end; the shank portion generally tapering in an axially rearward direction; and wherein a hard cutting member in the first receptacle is attached to the cutting tool body.