JPS6160235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、採鉱工業用のカツタビツトに関
し、特に石炭、カリまたはトロナ層の切除に使用
される長壁式採鉱ビツトに係るものである。採鉱
作業に、ツールホルダに挿入するためのシヤンク
と、材料層と係合するためのシヤンク上の前部作
業部分とから構成される。石炭又は鉱物層に切込
みかつ鉱物層を切除するビツトの寿命を増大する
ために、前部作業部分上に硬質耐摩耗性材料の各
個のインサートが設けられてきた。

長壁式採鉱ビツトでは、インサートはビツトの
回転方向に向くように配置されかつ鉱物層を衝撃
するためにインサート上に切刃を有する。ビツト
が鉱物層中を通るとき鉱物層に対する前部作業部
分の摩擦を低減するためにインサートの後方に逃
げ面が設けられる。

複数のカツタが通常ドラム上に装着され、カツ
タは典型的には毎分60回転させられ、その間ドラ
ムは毎分約20〜40フイートの速度で石炭層の中へ
かつこれに沿つて駆動される。

カツタビツトの前部作業部分は通常２〜４イン
チだけ石炭層に貫入する。ドラムが回転しかつ石
炭層の面に沿つて移動させられるとき、石炭層は
カツタビツトのカツテイング、ビツキング
（picking）及びハンマリングによつて除去され
る。

典型的には、石炭層の長壁式採鉱においては、
ドラムは石炭層の面に沿つて移動し、作業員は各
移動の終端においてのみドラムに接近することが
できる。

カツタビツトが使用されるにしたがつて、摩耗
がビツトの前部作業部分を横切つて発達し、イン
サートの前部切刃から後方へ逃げ面を横切つて延
在する。低減された逃げは石炭層に対する前部作
業部分の摩擦および摩耗を増大し、過度の熱を発
生して熱割れによるインサートの故障をしばしぱ
引起こす。ビツトの逃げ面を横切つて摩耗傷が発
達すると、機械の動力消費量が上昇し、時には機
械を停止させる。

カツタビツト上のインサートの切刃はビツトの
回転方向に向き、前面から見たとき、切刃はシヤ
ンクに向つて外方にテーパしかつ好適にはＶ字形
またはＵ字形であり、Ｖ又はＵビツトのシヤンク
に向つて開口している。切刃を平らになるまで摩
耗させるよりは、上記形態をビツトの寿命にわた
つて保有することが望ましい。切刃は平らになる
まで摩耗すると、より多くは動力が要求されるだ
けでなく、鉱山内によく多くのダストがまた発生
される。

この発明の一目的は、従来の採鉱ビツトよりも
耐久性があるカツタビツトを提供することであ
る。

この発明の別の目的は、石炭層に対す逃げ面の
摩擦によつて発生される熱を低減することによつ
てカツタビツトの寿命を増大することである。

この発明のさらに別の目的は、自動とぎカツタ
ビツトを与えるように逃げ面の摩耗を制御するこ
とによつてカツタビツトの寿命を増大することで
ある。

この発明のさらに別の目的は、カツタビツトの
寿命をよりつく予想できるようにし、カツタドラ
ムの容易に接近できるところの、移動の終端にお
いてビツト交換がされうるようにすることであ
る。

この発明は、ツールホルダに挿入するためにシ
ヤンクと、多量インサートを有する前部作業部分
とを有するカツタビツトを含む、少なくとも切削
リードインサートが硬質かつ摩耗性かつ鉱物層を
除去するための切刃を有する。

インサートは焼結炭化物のような硬質耐摩耗性
材料から構成され、リードインサートはビツトの
前部作業部分上に装着されかつビツトの所定移動
方向に向いて突出する。

除去される鉱物層に対する摩耗を低減するため
に硬質耐摩耗性リードインサートの後方に逃げ面
が配置される。

この発明に従つて、リードインサートは炭化物
の単一インサートであり又はカツタボデイに結合
された少なくとも２つの個々のインサートを有す
る積層インサートである。

さらにこの発明に従つて、追加インサートがイ
ンサート後方の逃げ面中に装着されかつその上の
切刃を有する。多量インサートはリードインサー
ト後方の前部作業部分の摩耗を低減しかつビツト
の前部作業部分上のテーパを維持することによつ
てビツトの寿命を増大する。

前部作業分上のテーパを維持することの利益
は、自動とぎ効果を生じかつ石炭又は鉱物層中を
通るビツトの摩擦によつて発生される熱を低減す
ることである。これは熱割れに起因するインサー
トの故障を低減しかつインサートの耐摩耗性がさ
らに十分に利用されることになる。逃げ面上に装
着された追加インサートは逃げ面を越えて突出し
かつビツト寿命の始点においてそれ自体の切刃を
持ちうる。逃げ面の摩耗パターンを制御する追加
インサートはリードインサートの摩耗を低減する
のに役立ちかつ自動とぎ効果を生じ、これにより
生産される鉱物または石炭の単位体積当りの所要
動力が低減される。

逃げ面中に置かれる追加インサートは、リード
インサート後方の逃げ面中に凹部を形成すること
および凹部中に逃げ面上方に突出する硬質耐摩耗
性材料のインサートを固着することを含み、この
インサートの材料は耐摩耗性焼結硬質金属炭化物
が好適であるが、セラミツク、ダイヤモンド、硬
化肉盛材料等の材料も使用されうる。

逃げ面中に形成される凹部は円筒形穴、一連の
円筒形穴、細長いスロツトまたは複数のスロツト
の形態を取ることができ、あるいは追加インサー
トはリードインサートの移動方向後方の表面に取
付けられうる。

逃げ面中の追加インサート上の可能な切刃と共
に、この発明はさらに少なくとも２つのインサー
トからなるリードインサートを含み、それらの切
刃は相互に隣接する関係に置かれ、これにより一
方のインサートが故障した場合、第二のインサー
トが除去されるべき材料にその切刃を提供する。

好適な態様は上述した切刃を有する少なくとも
２つのインサートをビツトの前部作業部分上に積
層インサートを形成するように配置し、少なくと
も２つの個々のインサートが金属シムにろう付け
されることである。個々のインサートの切刃はビ
ツトの回転方向に向くように配置されかつ先導切
刃が摩損または割れを生じた場合に後続切刃が鉱
物層に対して作業するように相前後して配置され
る。先導切刃は好適には後続切刃よりも厚くかつ
狭く、これにより切刃の中央部により大きい摩耗
抵抗を与える。

この発明による好適態様は、少なくとも１つの
円筒形インサートを逃げ面中に装着し、その最上
部先端をリード切削先端上方に突出させ、かつビ
ツトの縦軸に垂直な平面と６度の夾角を形成しか
つリードインサートの切刃の頂点を通る線と交差
させることである。

好適には、個々の切削インサートは焼結金属炭
化物材料から構成されかつ２つのインサートを分
割する金属シム部材を有する。

炭化物インサートは金属シム部材にろう付けさ
れかつ全アセンブリはカツタビツトの前部作業部
分上に形成されたポケツト中にろう付けされる。

好適態様においては、リードインサートは強靭
な耐衝撃性炭化物材料から構成され、他のものは
耐摩耗性炭化物材料から構成される。

この発明の本質は添付図面と関連する以ゥの詳
細な説明を参照することによつてさらに明瞭にな
る。

図面を参照すると、第１図にはカツタビツト１
０の一部切除した側面図が示されており、ビツト
１０は平らな長方形のシヤンク部分１２と傾視ま
たは湾曲した逃げ面２４を備えた前部作業部分１
４とを有する。前部作業部分１４上には切削イン
サート１６が装着され、インサート１６上に切刃
１８が形成されている。インサート１６は、焼結
硬質金属炭化物材料のような、硬質耐摩耗性材料
から通常構成され、かつ前部作業部分１４上に形
成されたポケツト２０中にろう付けされている。

ビツト１０の移動方向は矢印２２で示され、ビ
ツト１は粉砕されるべき層に対して駆動される。
切刃１８の移動方向の後方には前部作業部分１４
の逃げ剖２４が配置されている。

逃げ面２４は、カツタビツト１０が鉱物層中を
駆動されるとき、カツタビツト１０の前部作業部
分１４の最後部の摩擦を低減するように成形され
ている。

この発明に従つて、硬質耐摩耗性装置２６が逃
げ面２４中に装着されかつこれから突出しかつ硬
質耐摩耗性インサート１６の後方に配置されてい
る。硬質耐摩耗性装置２６は好適には焼結硬質金
属炭化物材計料であり、定位置に装着されるとき
にはインサート１６の後表面２８に隣接して配置
される。

第２図には、逃げ面２４中に配置された硬質耐
摩耗性装置２６を有する前部作業部分１４の一部
切除した側面図がさらに明瞭に示されている。し
かしながら、個々の炭化物インサート３０，３２
が複合または積層インサートを形成し、各インサ
ートは金属シム部材３４にろう付けされている。
好適には、インサート３０，３２は焼結硬質炭化
物材料から形成されかつ鋼シム部材３４にろう付
けされる。

硬質耐摩耗性装置２６は好適には硬質耐摩耗性
金属炭化物材料から構成される。

複合または積層インサートの利点は、焼結金属
炭化物のような、硬質かつ耐摩耗性である一部の
材料が熱割れによる故障を起こしやすいことにあ
る。リードインサートをシムに結合されたまたは
ろう付けで相交に結合された少なくとも２つの
個々のインサートの複合体にすることにより、各
炭化物インサートに生じる温度が低減され、これ
は熱割れの傾向を低減し、さらに、個々の炭化物
部材に割れが発生した場合には、２つの個々のイ
ンサート３０，３２を分離する金属シムまたはろ
う付け結合部によつて伝搬が阻止される。

第３図は第２図のカツタビツトの平面図であり
インサート３０、シム部材３４及び第二のインサ
ート３２に示しいる。細長いスロツト３６は硬質
耐摩耗性装置２６がスロツト３６中に置かれかつ
定位置にろう付けされるように形成されている。
硬質耐摩耗性装置２６はインサート３２の最後部
に強固に当接し又はこれに隣接して配置される。

第４図には、前部作業部分１４および鋼シム３
４にろう付けされた積層または複合インサート３
０，３２を有する別のカツタビツト４０が示され
ている。

この図において、耐摩耗性装置は円筒形穴４２
を含み、この穴の中に円筒形インサート４４がろ
う付けされている。インサート４４は丸形外表面
を有し、やはり、積層インサート３０，３２の後
方の逃げ面２４中に装着されかつ逃げ面２４から
上方に突出している。

第４Ａ図は第４図のカツタビツトの平面図であ
り、シム３４にろう付けされたインサート３０，
３２から構成された積層インサートと、インサー
ト後方の逃げ面２４に配置された硬質耐摩耗性装
置４４とを示している。

第５図には本発明による平らなカツタビツトの
別の実施態様が示されている。カツタビツト５０
は長方形シヤンク５２及び前部作業部分５４を有
し、この上にインサート５６，５８が装着されて
いる。インサート５６，５８はシム部材６０にろ
う付けされかつカツタビツト５０上に積層インサ
ートを形成している。回転方向はやはり矢印６２
で示されている。インサート５６，５８の直後方
に硬質耐摩耗性装置６４があり、これはカツタビ
ツト５０の移動方向のインサート５８の後方にイ
ンサート５８に直接して配置されている。

第５Ａ図は第５図のカツタビツトの部分前面図
であり、インサート５６、シム部材６０及びイン
サート５８の部分を示している。切刃６６はイン
サート５６，５８上に形成されかつカツタビツト
５０のシヤンク５２に向つて外方にテーパするよ
うに成形され、前面から見たとき通常Ｕ字形又は
Ｖ字形である。前述した全インサートのうちで、
これは前面から見たとき切刃の好適な形態であ
り、カツタビツトの前部作業部分に単一インサー
ト又は積層インサートが配置されていることとは
無関係である。

特定的には、第５図に示すように、インサート
５６，５８は、カツタビツト５０上の定位置に配
置されてとき、両インサート上の切刃がシヤンク
５２に向つて外方にテーパするＶ字形切刃を形成
するように成形されている。硬質耐摩耗性装置６
４は、前部作業部分５４の凹状スロツト６７中に
置かれたとき、カツタビツトの全寿命にわたつて
テーパ切刃６６を維持するのに役立つ。テーパ切
刃の維持は従来知られているビツトよりも有効か
適正なカツタビツトを与えるものと信じられる。
第５Ａ図に示すように、切刃６６はインサート５
８上の切刃６１よりも狭く、これによりカツタビ
ツトの中央部により大きい摩耗抵抗を与える。

第６，７図には本発明による多重インサートカ
ツタビツトの異なる実施態様の平面図が示されて
いる。

第６図にはカツタビツト７０の平面図が示さ
れ、このビツトはその前部作業部分７４に装着さ
れた単一インサート７２を有し、インサート７２
の直後方に細長い耐摩耗性装置７６が配置され、
これは硬質耐摩耗性装置７６を保持するように特
別に形成されたスロツト７８中に装着されてい
る。

第７図にはやはりビツトの前部作業部分８４上
に装着された単一インサート８２を有するカツタ
ビツト８０が示されている。この場合には、円筒
形の硬質耐摩耗性装置８６がビツト８０の移動方
向からインサート８２の後方の円筒形穴８８中に
装着されている。

第８図には本発明による多量インサートカツタ
ビツトのさらに別の実施態様の前部作業部分９０
が示されている。

第８，９図には第二のインサート９４の前に装
着されたリードインサート９２が示され、インサ
ートのおのおのはカツタビツト１００の逃げ面９
８の前部に装着された各個のシム部材９６にろう
付けされている。インサート９４の直後方には２
つの円筒形インサート１０２，１０４が配置さ
れ、これらのインサートは逃げ面から突出しかつ
硬質耐摩耗性装置を形成し、これは前述したよう
にカツタビツト１００上のテーパ切刃１０６を維
持するのに役立つ。

第７図の構造の詳細が第１０図に示され、その
ようなビツトの改変形が第１図に示されている。

第１０図においてビツト１０５はブロツク１０
６に挿入されかつ最前部炭化物成形体１０８及び
前方に向いた形体１０８の後方に配置された第二
の炭化粉物成形体１１０を有する。

成形体１１０は事実上円筒形であるが、その前
側に担部１１１が配置され、成形体上に切刃１１
２が形成されるようになつている。切刃１１２は
ビツト１０５のバツクレーキに沿つて引かれたほ
ぼ４〜６度線上に配置されている。この角はビツ
トのシヤンクの縦縦軸に垂直な平面を作図しかつ
それをリードインサートの切刃の頂点を通すこと
によつて表示される。

これらのビツトの試験により、ビツト１０５が
挿入されるベースブロツク１０６に平行な水平線
と比較したとき、逃げ面はほぼ４〜６度線上で摩
耗することが判明した。したがつて、後インサー
ト１１０の切刃は逃げ面からほぼ４〜６度の線上
に置かれるべきであり、これによりインサート１
１０は最前部成形体１０８と類似の切削作用を有
するとともに、逃げ面に沿つた摩耗を防止する。
図示の正角は、好適には４度から６度まで変わる
けれども、切削されるべき石炭の面に沿つた切削
ドラムの送りにより大きく依存して変わりうる。
多くの送りに対して、４〜６度は好適であること
が見出されているが、石炭面に沿つたドラム送り
が遠いほど、角は最適切削を達成するために大き
くならなければならないだろう。

別の改変ビツト１２０が第１１図にホルダ１２
２に示されている。このビツトはリードインサー
ト１２４、第１０図に示されたような第二の円筒
形インサート１２６を有し、インサート１１０，
１２６のおのおのはその上に平担部が形成され、
インサート上に切刃１１２，１２８が設けられる
ようになつている。

この場合にも、図示のように、全インサートが
使用中同時に切削作用を遂行することが望ましい
と考えられるため、インサート１１０，１２６は
それらの切刃１１２，１２８がビツト１２０の逃
げ面に沿つてこぼ４〜６度傾斜した線上に配置さ
れている。

第１０Ａ，１１Ａ図はそれぞれ第１０，１１図
の平面図を示している。第１０Ａ図において、前
部インサート１０８は切刃１１２を有する円筒形
インサート１１０と共に示されている。同様に、
第１１Ａ図において、切刃１１２を備えたインサ
ート１１０と、切刃１２８を有するインサート１
１０後方のインサート１２６とを有する平面図が
示されている。やはり、全切刃を水平線１２５か
ら６度の線の付近又はその上に置くことが望まし
い。

第１２図には、第三のインサート１２６がその
位置に示されている別の改変形が示されている。
しかしながら、インサート１２７は円筒形プラグ
として示され、側面図では、頂部から底部までテ
ーパしかつ穴１２９に挿入されかつろう１３１で
定位置にろう付けされている。

このようにしてインサート１２７がビツト中に
配置することにより、インサートが摩耗するにし
たがつて、インサート自体は自動とぎ効果を有す
るものと信じられる。すなわち、テーパ部分や切
削されるでき材料に対して常に新らしい切刃を提
供する。

第１３図には端面図で円筒形プラグとして示さ
れかつ一端から他端までテーパしたインサート１
３１が示されている。

第１３Ａ図は一端から他端までテーパしたイン
サート１３１を側面図で示している。

第１１図に示したように、６度の夾角は、ビツ
ト１２０のシヤツクの縦軸に垂直な平面を形成し
かつこの平面を最前部切削インサート１２４の最
上部先端を通すことによつて構成されうる。

第１１図に示された６度線はこのとき該平面と
交差しかつ６度角と一致した又はこれに近い切削
点１１２，１２８を有する。

特許請求の範囲内で多くの改変がなされうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るカツタビツトの一部切
除した側面図である。第２図はこの発明に係るカ
ツタビツトの一部切削した部分側面図である。第
３図はこの発明に係るカツタビツトの平面図であ
る。第４図はこの発明に係る多量インサートカツ
タビツトの一実施態様の側面図である。第４Ａ図
第４図のカツタビツトの部分平面図である。第５
図はこの発明の多量インサートカツタビツトの別
の実施態様の側面図である。第５Ａ図は第５図の
カツタビツトの部分前面図である。第６，７図こ
の発明に係る多量インサートカツタビツトの異な
る実施態様の平面図である。第８図はこの発明に
係るカツタビツトの別面図である。第９図は第８
図のカツタビツトの平面図である。第１０図は第
７図に示された型のビツトの側面図である。第１
０Ａ図は第１０図の平面図である。第１１図は第
１０図に示された型の改変ビツトの側面図であ
る。第１１Ａ図は第１１図の平面図である。第１
２図はこの発明に係るビツトのさらに別の改変形
態の側面図である。第１３図はこの発明に係る切
削インサートの端面図である。第１３Ａ図はこの
発明に係る切削インサートの側面図である。 １０……カツタビツト、１２……シヤンク部
分、１４……作業部分、１６……切削インサー
ト、１８……切刃、２０……ポケツト、２４……
逃げ面、２６……耐摩耗性装置、３０，３２……
インサート、３４……シム部材、３６……スロツ
ト、４０……カツタビツト、４２……インサー
ト、５０……カツタビツト、５２……シヤンク、
５４……作業部分、５６，５８……インサート、
６０……シム部材、６４……耐摩耗性装置、６６
……切刃、６７……スロツト、７０……カツタビ
ツト、７２……インサート、７４……作業部分、
７６……耐摩耗性装置、７８……スロツト、８０
……カツタビツト、８２……インサート、９４…
…作業部分、８６……耐摩耗性装置、８８……
穴、９０……作業部分、９２……リードインサー
ト、９４……インサート、９６……シム部材、９
８……逃げ面、１００……カツタビツト、１０
２，１０４……インサート、１０６……切刃、１
０８，１１０……炭化物成形体、１１２……切
刃、１２０……ビツト、１２２……ホルダ、１２
４……リードインサート、１１０，１２６……イ
ンサート、１１２，１２８……切刃。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ツールホルダに挿入するためのシヤンク装置
   および当接装置と、切削されるべき材料と係合す
   るための前記シヤンク装置上の前部作業部分と、
   前面から見たとき前記シヤンク装置に向つて外方
   にテーパする側部を有する第一の切刃を備えた、
   前記前部作業部分上の硬質耐摩耗性装置と、前記
   切刃後方の逃げ面とを有するカツタビツトにおい
   て、前記硬質耐摩耗性装置後方の前記逃げ面中に
   硬質耐摩耗性材料のインサートを装着し、前記イ
   ンサートは逃げ面上方に突出する端部分を有し、
   これによりビツトの寿命を通じて前記第一の切刃
   の摩耗速度を低減しかつそのテーパを維持するよ
   うにしたことを特徴とする前記カツタビツト。 ２ 前記インサートの装着が、ビツトの回転方向
   から後方に延在しかつ前記硬質耐摩耗性装置の後
   方に配置された細長いスロツトと、前記スロツト
   中に装着された細長いインサートとを含む特許請
   求の範囲第１項記載のカツタビツト。 ３ 前記硬質耐摩耗性材料が焼結硬質金属炭化物
   からなる特許請求の範囲第２項記載のカツタビツ
   ト。 ４ 前記切刃を形成する前記硬質耐摩耗性装置
   が、少なくとも２つの分離した耐摩耗性インサー
   トと前記インサートを共に保持する装置とからな
   り、前記インサートのおのおのは、前面から見た
   とき、ビツトのシヤンク装置に向つて外方にテー
   パする切刃を有する特許請求の範囲第１項記載の
   カツタビツト。 ５ 前記インサートを共に保持する装置が、前記
   ２つのインサート間のシム部材と、前記インサー
   トを前記シム部材に固着する装置とからなる特許
   請求の範囲第４項記載のカツタビツト。 ６ 前記インサートの装着が、前記逃げ面中に第
   一の円筒形凹部を形成し、前記凹部中に硬質耐摩
   耗性材料の細長い円筒形インサートを装着するこ
   とからなる特許請求の範囲第１項記載のカツタビ
   ツト。 ７ 前記第一の円筒形凹部後方の前記逃げ面中に
   形成された第二の円筒形凹部と、前記第二の凹部
   中に装着された第二の細長い円筒形インサートと
   をさらに含む特許請求の範囲第６項記載のカツタ
   ビツト。 ８ 硬質耐摩耗性装置を形成する第一の分離した
   インサートの切刃が、２つの分離したインサート
   を前面から見たとき、硬質耐摩耗性装置を形成す
   る第二の分離したインサートの切刃よりも狭い特
   許請求の範囲第４項記載のカツタビツト。 ９ 前記インサートの端部分上に形成されかつ前
   記逃げ面から突出する切刃をさらに含す特許請求
   の範囲第１項記載のカツタビツト。 １０ ビツトのシヤンクの縦軸に垂直に形成され
   かつ前記前部作業部分上の前記硬質耐摩耗性装置
   の先端を通る第二の平面に対して２〜10度の夾角
   を形成する第一の平面を通るまたはこれに隣接し
   て配置された第二のインサートの切刃の一部をさ
   らに含む特許請求の範囲第９項記載ののカツタビ
   ツト。 １１ 前記第一の平面と第二の平面が４〜６度の
   夾角を形成する特許請求の範囲第１０項記載のカ
   ツタビツト。 １２ 前記逃げ面中に装着された少なくとも２つ
   のインサートを含む、前記２つのインサートのお
   のおのが切刃を有しかつ前記切刃のおのおのの先
   端が前記第一の平面内にまたはこれに隣接して配
   置されている特許請求の範囲第１１項記載のカツ
   タビツト。 １３ 前記逃げ面中のインサートが細長い円筒形
   のプラグ部材からなる特許請求の範囲第９項記載
   のカツタビツト。 １４ 前記プラグ部材がその上に形成された平担
   部を有し、前記平担部が前記プラグ部材の一端と
   交差して切刃を形成している特許請求の範囲第１
   ３項記載のカツタビツト。 １５ 前記平担部の平面が、前記切刃から遠ざか
   るにしたがつて前記プラグ部材の中心線からテー
   パしている特許請求の範囲第１４項記載のカツタ
   ビツト。