[发明专利]用于采矿机的切削装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采矿机、尤其截煤机(Schraemmaschine)的切削装置，其带有围绕转动轴线可旋转地支承的工具架、尤其截煤滚筒和至少一个固定在工具架处的切削工具，切削工具包括工具基体和固定在工具基体的容纳孔中的刀头(Schneideinsatz)，刀头由金刚石复合材料或更硬的材料构成。

背景技术

用于采矿机的切削工具例如以所谓的插刀(Meiβel)的形式已知，其例如使用在煤的开采中或在隧道建造中。插刀通常布置在切削滚筒或截煤滚筒的圆周处，其中，通过选择相应的切削迎角(Schneidanstellwinkel)实现，通常逐渐变尖的插刀由于切削滚筒或截煤滚筒的旋转的运动这样与待开采的材料或待铲除的岩石达到接合，使得材料或岩石通过切削或刮除(Abkratzen)被从工作面(Ortsbrust)的表面揭下。插刀通常由基体和固定在基体的容纳孔中的刀头构成。为了也可有效地铲除更硬的岩石，刀头由特别坚硬的且耐磨的材料构成。作为用于刀头的材料，就此而言建议例如碳化钨或碳化钨-钴复合材料。

一种特别抗磨的构造通过使用带有由金刚石或多晶体的金刚石复合材料构成的刀尖的切削工具或插刀来实现。在此，切削工具的刀头可仅具有由金刚石复合材料构成的外覆层或完全由这样的金刚石复合材料构成。

例如，文件US 5,161,627展示且描述了一种带有刀头的圆柄插刀，刀头为锥状的且构造有经倒圆的刀尖。在刀头的表面上施加有由多晶体的金刚石复合材料构成的层。该层为大约0.04英寸(0.1cm)。带有由多晶体的金刚石材料构成的覆层的锥形的刀头也可由文件US4,811,801得悉。对于文件US 6,733,087的内容，作为用于刀头的耐磨损的敷层提及金刚石、多晶体的金刚石材料、立方体的氮化硼粘合剂、自由的碳化物或它们的组合。

基于新一代的金刚石复合材料(其在文件WO 88/07409A1和文件WO 90/01986A1中进行描述)，在文件EP 1283936B1中建议了一种带有逐渐变尖的刀头的切削工具，刀头由借助于碳化硅基质彼此相连接的金刚石晶体构成。为了连接刀头与工具基体，指出了一种金属基复合材料(Metallmatrix-Verbundwerkstoff)。

金刚石复合材料具有比所有天然出现在地球上的物质更高的硬度且因此对于作为刀头的使用而言是理想的。然而，它是非常昂贵的材料。近期，具有比金刚石更高的硬度的材料也变得已知。带有锡的钛酸钡例如应该比金刚石更硬，其中，由此可得出，该材料由于其制造性未来比金刚石更便宜。

除了刀头的材料之外，相应的切削几何形状(Schneidgeometrie)对于可获得的切削性能来说是决定性的。切削几何形状一方面由插刀刀尖的形状且另一方面由在插刀刀尖处出现的周向力和取决于岩石的法向力(Normalkraft)限定。为了优化切削系统，即为了最大程度地减小到切削插刀上的弯曲力，应这样设计切削几何形状，即，形成与切削轴线、即与插刀的轴线一致的所引起的(resultierende)切削力。在此须注意的是，切削几何形状由于刀头的磨损不变化成形成与插刀轴线围成一个角度的所引起的切削力，这导致插刀和尤其插刀基体的翻倾负荷或翻倾运动。

切削试验显示，当在最短的时间内磨损层剥落，以此初始确定的且优化的切削几何形状那么不再存在时，带有由金刚石复合材料构成的覆层的刀头就此而言是不利的。在由文件WO 88/07409A1和文件WO 90/01986A1中所描述的金刚石复合材料构成的刀头中得出更好的结果，这是因为磨损由于改善的磨损特性而被显著减少或者因为必要时发生的磨损均匀分布地出现，使得切削几何形状不被明显改变。

从这些基本考虑此时得出，对于保持恒定高的切削性能非常重要的是，使用完全由金刚石复合材料构成(如其例如是在文件EP 1283936B1的内容中的那种情况)的刀头，且同时选择在其中可尽可能地避免到刀头或工具基体上的翻倾力矩的切削几何形状。

发明内容

因此，本发明目的在于说明一种切削几何形状，其被设计且优化用于所描述的由金刚石或金刚石复合材料构成的刀头，使得切削性能可被改善，其中，切削工具的使用寿命在尽可能保持相同的切削几何形状的情况下同时应被延长。