挖掘工具组件和使用其的方法.pdf

挖掘工具组件(100)包含冲击尖端(210)、保持器(230)和用于将冲击尖端(210)联接到保持器(230)的可逆附接机构(245、350)，其中冲击尖端(210)包含包括尖部的冲击表面。挖掘工具组件(100)将被配置成冲击尖端(210)在相对于保持器的多个互相相对的方位上被不可移动地联接到保持器(230)，其中方位绕通过尖部的对称轴(L)。附接机构将相对的方位(245-i，245-ii)限制成相隔至少大约160度的方位角，并且被配置成冲击尖端(210)可以在两个且仅两个互相相对的方位中的任何一个方位上被联接到保持器组件(230)。

1.  一种挖掘工具组件，其特征在于，该挖掘工具组件包含：冲击尖端，保持器和可逆附接机构，所述可逆附接机构用于将所述冲击尖端联接到所述保持器，其中所述冲击尖端包含包括尖部的冲击表面；所述挖掘工具组件被配置成所述冲击尖端能够相对于所述保持器在多个互相相对的方位上被不可移动地联接到所述保持器，所述方位为通过所述尖部的对称轴，所述附接机构将相对的方位限制在相隔至少大约160度的方位角，并且所述挖掘工具组件被配置以使所述冲击尖端在两个且仅两个互相相对的方位中的任何一个方位上可以被联接到所述保持器组件。

2.  如权利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，所述相对的方位为相隔至少大约175度的方位角。

3.  如权利要求1或2所述的挖掘工具，其特征在于，所述方位被限制于在所述对称轴的直径上相对侧上的单对相对的方位。

4.  如以上任意一项权利要求所述的挖掘工具组件，其特征在于，用于道路铣削或者挖掘。

5.  一种包含驱动设备的挖掘工具组件，其特征在于，所述保持器和驱动设备中的每一个都包含协作配置的各个联接机构，从而所述保持器能够不可移动地联接到所述驱动设备。

6.  如以上任意一项权利要求所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述冲击尖端包含超硬材料，所述冲击尖端的边界与所述冲击表面相连。

7.  如以上任意一项权利要求所述的冲击尖端，其特征在于，所述冲击尖端包含多晶金刚石(PCD)材料，所述冲击尖端的边界与所述冲击表面相连。

8.  如以上任意一项权利要求所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述冲击表面包括至少部分围绕所述尖部的锥形表面。

9.  如以上任意一项权利要求所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述尖部为圆形细长脊部的形式。

10.  如以上任意一项权利要求所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述冲击表面包括从所述尖部延伸的至少一对相对的平坦表面。

11.  如以上任意一项权利要求所述的挖掘工具组件，其特征在于，包含冲击组件和保持器组件，所述冲击组件包含所述冲击尖端和联接器构件；所述保持器组件包含用于容纳所述联接器构件的保持器构件和用于将所述联接器构件可逆固定到所述保持器构件的固定构件；所述附接机构包含所述联接器构件、保持器构件和固定构件，被协作配置成用于在多个互相相对的方位上将所述冲击尖端不可移动地联接到所述保持器构件。

12.  如权利要求11所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述联接器构件可以被插入设置在所述保持器构件中的孔中，所述联接器构件和所述保持器构件被协作配置以使所述联接器构件能够被所述孔容纳并且所述固定构件能够可逆接合所述联接器构件，从而实现将所述联接器构件固定在所述孔内且将所述联接器构件从所述孔内释放。

13.  如权利要求11或12所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述联接器构件可以被配置成，当所述联接器构件被定位在除了相对于保持器的多个互相相对的方位中的一个方位以外的所述孔内，并且所述方位为所述联接器的纵向对称轴且相隔至少大约160度方位角时，所述固定构件不能以足够的力接合所述联接器构件来防止在使用时所述联接器构件在所述孔内旋转。

14.  如权利要求11至13中任意一项所述的挖掘工具，其特征在于，所述联接器构件包含圆柱形侧表面并且所述保持器构件包含用于容纳所述联接器构件的孔；所述联接器构件在所述侧表面的相对边上包含一对接合表面，所述联接器构件和所述保持器组件被协作配置以使所述固定构件在所述联接器构件被插入所述孔中时，所述接合表面 的任何一面都能碰撞到，从而实现将所述联接器构件固定在所述孔内。

15.  如权利要求11至14中任意一项所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述固定构件包含定位螺钉，其中在所述保持器构件中设置的螺纹孔容纳所述定位螺钉。

16.  如权利要求11至15中任意一项所述的挖掘工具，其特征在于，所述冲击组件包含中间保持器和支撑主体；所述支撑主体包含轴，所述轴远离所述冲击尖端能够被结合到其的所述支撑主体的端部延伸；所述中间保持器包含用于容纳所述轴并且包含所述联接器构件的孔；所述轴和所述孔被协作配置以使借助于过盈配合所述轴能够被固定在所述孔内。

17.  如权利要求16所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述支撑主体和所述中间保持器被配置成所述支撑主体在使用中将屏蔽所述中间保持器的外部表面区域。

18.  如权利要求16或者17所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述支撑主体可以包含顶端部分，其中所述轴从所述顶端部分延伸，并被配置成当所述轴被插入所述中间保持器的所述孔内时，所述顶端部分抵接围绕所述孔的所述中间保持器的近端表面。

19.  如权利要求18所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述顶端部分包含锥形侧表面和与所述锥形侧表面相对的底部表面，其中所述锥形侧表面远离所述冲击尖端被附接到其的平坦端部表面延伸，并且当所述支撑主体的所述轴被插入所述中间保持器的所述孔中时，所述底部表面延伸超过所述中间保持器的外部表面区域。

20.  如权利要求16至19中任意一项所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述支撑主体包含碳化钨硬质合金材料，所述碳化钨硬质合金材料的洛氏硬度为至少大约90HRa(洛氏硬度值A)并且横向断裂强度为至少大约2,500MPa(兆帕)。

21.  如权利要求16至20中任意一项所述的挖掘工具组件，其特征在于，所述支撑主体包含碳化钨硬质合金材料，所述碳化钨硬质合金材料的磁饱和为至少大约7G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)且至多大约11G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)，并且矫顽力为至少大约9kA/m(千安培每米)且至多大约14kA/m(千安培每米)。

22.  一种使用如权利要求1至21中任意一项所述的挖掘工具组件的方法，其特征在于，所述方法包括提供在装配状态下的挖掘工具组件，其中所述冲击结构被布置在相对于所述保持器组件的第一方位上；通过使得所述冲击结构重复冲击主体或者多个主体来分割所述主体或者多个主体；改变所述冲击结构的所述方位，从而它被布置在相对于所述保持器组件的第二方位上，所述第二方位与所述第一方位相隔至少大约160度的方位角，并且通过使得所述冲击结构重复冲击主体或者多个主体来进一步分割所述主体或者多个主体。

23.  如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述主体或者多个主体包含道路路面。

24.  如权利要求22或者23所述的方法，其特征在于，所述主体或者多个主体包含岩层。

25.  如权利要求22至24中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第二方位与所述第一方位相隔至少大约170度且至多大约190度的方位角。

26.  如权利要求22至25中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一和第二方位为相对的方向。

27.  如权利要求22至26中任一项所述的方法，其特征在于，包括当所述冲击结构处于所述第一方位时对所述主体或者多个主体冲击第一数量的冲击并且当所述冲击结构处于所述第二方位时对所述主体或者多个主体冲击第二数量的冲击，其中所述第二数量的冲击为所述第一数量的冲击的至少50％。

28.  如参照任何附图所大致描述的挖掘工具组件。

挖掘工具组件和使用其的方法
技术领域
本公开总体涉及挖掘工具组件，该挖掘工具组件特别地然而并非专门包含超硬冲击尖端(strike tip)并且用于岩石或者路面裂解。
背景技术
公开号为WO 2011/004030的国际专利申请公开了一种破坏(attack)工具组件，该破坏工具组件包含破坏工具和保持器，其中破坏工具具有从其延伸的柄，该柄具有纵向轴；并且保持器具有用于接收破坏工具的柄的孔。保持器具有以下构造从而适合于接收柄：当保持器处于接合状态时，保持器防止柄相对于孔旋转，并且当保持器处于脱离状态时，保持器允许柄相对于孔旋转，从而使得柄能够绕纵向轴在需要的方位上被选择性地固定到保持器。
有需要提供能够增加工作寿命的超硬破坏工具组件。
发明内容
从第一方面看，提供一种挖掘工具组件(被配置成用于附接到驱动设备)，该挖掘工具组件包含冲击尖端(用于冲击主体从而使其裂解)、保持器和用于将冲击尖端联接到保持器的可逆附接机构，其中冲击尖端包含含有尖部的冲击表面；该挖掘工具组件被配置成冲击尖端能够在相对于保持器的多个互相相对的方位上被不可移动地联接到保持器，方位绕通过尖部的对称轴，附接机构将相对的方位限制到相隔至少大约160度、至少大约170度或者至少大约175度，或者限制到基本上180度的方位角(在垂直于对称轴的平面上)，并且被配置以使冲击尖端可以在两个方位且仅两个互相相对的方位中的任何一个方位上被联接到保持器组件。换句话说，附接机构将被配置成使得防止冲击尖端在除了两个互相相对的方位中的一个方位以外的任何方 位上能够被联接到保持器组件。挖掘工具组件可以处于装配或者未装配的状态。
通过本公开设计出用于挖掘工具组件的各种布置和组合，在下文中它们不是穷举的和限制性的示例，其可以在一些示例布置中与一种或多种互相结合地使用。
在一些示例布置中，相对方位可以相隔至少大约170度或者至少大约175度，并且至多大约190度或者至多大约185度的方位角，或者方位可以被限制成单对直径上相对的方位(即，沿着通过对称轴的线，在尖部的相对边)。
在一些示例布置中，挖掘工具组件可以包含限制机构，该限制机构能够防止冲击尖端在除了两个且仅相对的方位的范围以外的任何方位上联接到保持器组件，其中每个方位范围的每个限制与另一个方位范围的对应的限制相隔至少大约160度、至少大约170度或者至少大约185度的方位角。
在一些示例布置中，方位中的每两个相对的范围在各个范围限制之间可以具有达到大约40度、大约20度或者大约10度的(方位角)角宽度。换句话说，每个范围可以准许冲击结构在与平面相隔40度、20度或者10度的方位角的限制的范围内选择的方位上被附接到保持器组件。方位的两个范围的方位角宽度可以基本上相同或者它们可以是不同的。
挖掘工具组件可以用于道路铣削和/或挖掘。在一些示例布置中，挖掘工具组件可以包含驱动设备，其中保持器能够被不可移动地联接到该驱动设备。驱动设备可以包含多个挖掘工具能够被附接到其的滚筒(drum)。在一些示例布置中，挖掘工具组件和保持器能够通过其被附接到驱动设备的部件可以被配置成使得防止冲击尖端相对于驱动设备在使用中移动，例如该部件为用于道路铣削或者挖掘的滚筒。
在一些示例布置中，挖掘工具组件可以包含与冲击表面相连的超 硬材料。在一些示例中，超硬材料可以包含多晶金刚石(PCD)材料、多晶立方氮化硼(PCBN)材料或者碳化硅结合金刚石(SCD)材料，或者是由以上材料组成。
在一些示例布置中，冲击表面可以包括至少部分围绕尖部的锥形表面。锥形表面可以从尖部延伸到冲击尖端的外围侧。
在一些示例布置中，冲击尖端可以具有与相对方位相对应的至少二重对称。换句话说，从在使用中要被冲击的主体的观点来看，冲击尖端可以被配置成，当在绕对称轴的每个方位上时，它能够呈现出基本相同的几何形状。冲击尖端可以具有绕对称轴的基本柱形对称，从而冲击表面将基本上显现为对于冲击尖端绕对称轴的任何旋转都是相同的。
在一些示例布置中，尖部可以为圆形圆锥点(rounded cone point)或者圆形细长脊部(例如，冲击尖端可以被描述为凿子状)的形式。在一些示例中，冲击表面可以包括从尖部延伸的至少一对相对的平坦表面区域。尖部可以限定平行于对称轴的、通过尖部和与尖部相对的冲击尖端的远端延伸的纵向平面的曲率半径。在各种示例中，尖部的曲率半径可以为至少大约1毫米，至少大约2毫米或者至少大约3毫米，和或在各种示例中，尖部的曲率半径可以为至多大约4毫米或者至多大约6毫米。冲击尖端可以包含基底(substrate)，冲击结构在非平面的边界处被结合到该基底。
在一些示例布置中，冲击尖端可以包含冲击结构，该冲击结构包含结合到基底的超硬材料或者由该超硬材料组成。基底可以包含钴钨硬质合金(cobalt-cemented tungsten carbide)。在一些示例中，通过用超硬结构结合到基底的大致相同的步骤生产超硬材料，超硬材料可以被成形地结合到基底基底。基底可以包含碳化钨硬质合金材料，该碳化钨硬质合金材料包括至少大约5重量百分比且至多大约10重量百分比或者至多大约8重量百分比的粘合剂材料，该粘合剂材料可以包含 钴(如在基底经过任何高压、高温状态生产超硬结构之前测量的，在这种处理之后的实际粘合剂含量可能有些降低)。硬质合金材料的洛氏硬度为至少大约88HRa(洛氏硬度值A)；横向断裂强度为至少大约2,500MPa(兆帕)；和或磁饱和为至少大约8G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)且至多大约16G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)或者至多大约13G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)，并且矫顽力为至少大约6kA/m(千安培每米)且至多大约14kA/m(千安培每米)。具有相对低的粘合剂含量的硬质合金材料有可能提供增强的刚度且在使用中支撑尖端，从而可以帮助降低断裂的风险，并且有可能展现出良好的耐磨性。
在一些示例布置中，挖掘工具组件可以包含冲击组件和保持器组件，该冲击组件包含冲击尖端和联接器构件；该保持器组件包含用于容纳联接器构件的保持器构件和用于将联接器构件可逆固定到保持器构件的固定构件；附接机构包含联接器构件、保持器构件和固定构件，被协作配置成用于在多个互相相对的方位上将冲击尖端不可移动地联接到保持器构件。冲击组件和或保持器组件可以包含能够被拆卸的多个部件，或者冲击组件和或保持器组件可以由单个整体部件组成。
在一些示例布置中，联接器构件可以被配置成用于插入设置在保持器构件中的孔，联接器构件和保持器构件被协作配置以使联接器构件能够被孔容纳并且固定构件能够可逆接合联接器构件，从而实现将联接器构件固定在孔内且将联接器构件从孔内释放。
在一些示例布置中，联接器构件可以被配置成，当联接器构件被定位在除了相对于保持器的多个互相相对的方位中的一个方位以外的孔内，并且方位绕联接器的纵向对称轴且相隔至少大约160度的方位角时，固定构件不能以足够的力接合联接器构件从而防止在使用时联接器构件在孔内旋转。换句话说，在相隔小于大约160度的方位角 的任何一对(相对于保持器的)方位处，将不能使得联接器构件固定在孔内。
在一些示例布置中，联接器构件可以包含圆柱形侧表面并且保持器构件包含用于容纳联接器构件的孔；联接器构件在侧表面的相对边上包含一对接合表面，联接器构件和保持器组件被协作配置以使固定构件在联接器构件被插入孔中时，平坦表面的两面都能碰撞到，并且将联接器构件固定在孔内。
在一些示例布置中，保持器组件可以包括用于将冲击组件固定到保持器组件的固定构件并且冲击组件可以包含联接器构件，其中该联接器构件在冲击组件被不可移动地附接到保持器组件时，能够通过固定构件被接合。当挖掘组件处于接合状态时，固定构件可以接合联接器构件，例如抵接联接器构件，其中中间保持器被不可移动地附接到保持器组件，并且当挖掘组件处于脱离状态时，固定构件可以与联接器构件彼此分隔开，其中冲击尖端能够相对于保持器组件被移动，例如改变它在保持器组件内的方位。
在一些示例布置中，保持器组件可以包含保持器构件和固定构件，其中保持器构件被设有用于容纳冲击尖端的联接器构件的孔，固定构件能够通过从孔的内表面到保持器构件的外表面延伸的孔径而突出到孔中。固定构件能够在接合位置和缩回位置之间移位，在接合位置上固定构件的端部抵接联接器构件，在缩回位置上固定构件的端部与联接器构件分隔开。
在一些示例布置中，固定构件包含定位螺钉(set screw)，其中在保持器构件中设置的螺纹孔容纳定位螺钉。接合表面可以是基本上平坦的。
在一些示例布置中，冲击组件可以包含中间保持器和支撑主体；支撑主体包含轴，该轴远离冲击尖端能够被结合到其的支撑主体的端部延伸；中间保持器包含用于容纳轴并且包含联接器构件的孔；轴和 孔被协作配置以使借助于诸如收缩或者按压适配的过盈配合，轴能够被固定在孔内。孔和联接器构件可以在中间保持器的相对端部。冲击尖端借助于铜焊材料可以被结合到支撑主体的端部。支撑主体可以包含硬质合金材料或者由硬质合金材料组成，硬质合金材料可以有不同的等级并且可以基本上比包含在或存在于基底中的硬质合金材料更硬且更耐磨。
在一些示例布置中，支撑主体和中间保持器可以被配置以使支撑主体在使用中将屏蔽中间保持器的外部表面区域。支撑主体可以包含顶端部分，其中轴从该顶端部分延伸，并且支撑主体被配置成当轴被固定在孔内时，顶端部分抵接围绕孔的中间保持器的近端表面。顶端部分可以包含锥形侧表面和与锥形侧表面相对的底部表面，其中锥形侧表面远离冲击尖端被附接到其的平坦端部表面延伸，并且当支撑主体的轴被插入中间保持器的孔中时，底部表面延伸超过中间保持器的外部表面区域。
在一些示例中，支撑主体可以包含碳化钨硬质合金、陶瓷材料、碳化硅烧结金刚石材料或者超硬材料，并且中间保持器可以包含钢。支撑材料的洛氏硬度为至少大约90HRa(洛氏硬度值A)并且横向断裂强度为至少大约2,500MPa(兆帕)。例如，支撑主体可以包含碳化钨硬质合金材料或者由碳化钨硬质合金材料组成，该碳化钨硬质合金材料的磁饱和为至少大约7G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)且至多大约11G.cm3/g(高斯乘以立方厘米每克)，并且其矫顽力为至少大约9kA/m(千安培每米)且至多大约14kA/m(千安培每米)。支撑主体可以包含硬质合金材料或者由硬质合金材料组成，该硬质合金材料可以包含碳化钨颗粒和至少大约5重量百分比且至多大约10重量百分比或者至多大约8重量百分比的粘合剂材料，该粘合剂材料可以包含钴。碳化钨颗粒的平均大小为至多大约6微米，至多大约5微米或者至多大约3微米。碳化钨颗粒的平均大小可以为至少大约1微米或者至少大约 2微米。
从第二方面看，提供一种使用根据本公开的挖掘工具组件的方法，该方法包括提供在装配状态下的挖掘工具组件并且该挖掘工具组件被安装到驱动设备上，其中冲击结构被布置在相对于保持器组件的第一方位；通过使得冲击结构重复冲击主体或者多个主体来分割主体或者多个主体；改变冲击结构的方位，从而它被布置在相对于保持器组件的第二方位上，第二方位与第一方位相隔至少大约160度、至少大约170度或者至少大约175度的方位角，并且通过使得冲击结构重复冲击主体或者多个主体来进一步分割主体或者多个主体。
在一些示例中，主体或者多个主体可以包含道路路面(road pavement)和或岩层(rock formation)，该道路路面例如可以包含沥青或者混凝土，该岩层可以包含例如煤炭或者碳酸钾(potash)。
在一些示例中，第二方位可以与第一方位相隔至少大约170度且至多大约190度的方位角，或者第一和第二方位可以在相对的方向上。
在一些示例中，方法可以包括当冲击结构处于第一方位时对主体或者多个主体冲击第一数量的冲击，并且当冲击结构处于第二方位时对主体或者多个主体冲击第二数量的冲击，其中第二数量的冲击为为第一数量的冲击的至少大约50％、至少大约80％，或者第二数量的冲击可以与第一数量的冲击至少相同。
附图说明
现在将参照附图描述非限制性示例布置，其中：
图1A显示示例挖掘工具组件的示意部分剖开侧视图；
图1B显示示例冲击组件的示意部分剖开侧视图；
图1C显示示例冲击组件的示意立体图；
图1D显示示例保持器组件的示意部分剖开侧视图；
图1E显示在装配状态下，图1A所示的示例挖掘工具组件的示意立体图；
图1F显示图1E所示的示例挖掘工具的示意侧视图；
图1G显示图1E所示的示例挖掘工具的示意俯视图；
图2显示通过示例冲击尖端的尖部的示意截面图；
图3A显示示例挖掘工具的示意立体图；
图3B显示图3A所示的示例挖掘工具的示意部分剖开侧视图；
图4显示用于道路铣削的滚筒设备的示意立体图。
具体实施方式
将参照图1A至图1G描述示例挖掘工具组件100。图1A中所示的示例挖掘工具组件100处于装配状态并且被配置成用于附接到用于道路铣削设备(未显示)的滚筒。用示意图指示在使用中的示例挖掘工具的移动的前向F。示例挖掘工具组件100包含冲击组件200，特别参照图1B和图1C，和保持器组件300，特别参照图1D。挖掘工具组件100被配置成冲击尖端210在相对于保持器组件300绕旋转对称轴L的多个方位中的任何方位上与保持器组件300被不可移动地联接。当挖掘工具组件100处于装配状态时，冲击尖端210相对于保持器组件300的可能方位的数量限于两个，绕对称轴L相对于彼此为180度。
在该特别示例中，冲击组件200包含挖掘插入部220和挖掘插入部220被附接到其的中间保持器230。挖掘插入部220包含冲击尖端210，该冲击尖端210通过铜焊材料被结合到支撑主体218的最近端部。冲击尖端210包含用相同处理结合到硬质合金基底215的多晶金刚石(PCD)冲击结构208，在该处理中，冲击结构208的PCD材料以至少大约5.5吉帕斯卡的超高压通过与多个金刚石颗粒一起烧结被形成在基底215上。组成支撑主体218的硬质合金材料基本上比包含在基底215中的硬质合金材料的耐磨等级高。支撑主体218包含轴225，该轴225被收缩适配在设置于中间保持器230的最近端部的孔内。因此支撑主体218和冲击尖端210被不可旋转地附接到中间保持器230。中间保持器230包含用于将中间保持器230附接到保持器组件300的联接器轴 240。
在该特别示例中，支撑主体218包含顶端部分222，该顶端部分222在装配状态下延伸到中间保持器230的孔，其中支撑主体218的轴225被插入且被收缩适配在孔中。顶端部分222具有大概截头圆锥(frusto-conical)的形状，包含冲击尖端210的基底215借助于铜焊材料被结合到其的平坦近端表面，和从平坦近端延伸的锥形表面。顶端部分222的最外横向直径大于孔的(和轴225的)直径，顶端部分222的底部抵接围绕孔的中间保持器230的近端表面。在该特别示例中，支撑主体218的顶端部分222的底部延伸到中间保持器230在它的近端的最外直径，总是在孔(和轴225)的周围。在该特别示例中，支撑主体218包含碳化钨硬质合金材料并且中间保持器包含钢。由于组成支撑主体218的硬质合金材料对磨损的阻力将基本上比组成中间保持器230的钢高，因此支撑主体218的顶端部分222可以提供一定程度的保护，使得中间保持器230在使用中耐磨。包含在支撑主体218中的硬质合金材料的洛氏硬度为大约90HRa且横向断裂强度为大约2,500MPa，并且包含在硬质合金材料中的碳化钨颗粒的平均大小为大约2微米。
在该特别示例中，保持器组件300包含钢保持器构件310和包含定位螺钉350(可以为封闭定位螺钉(blind set screw)，也称为平头螺钉)的固定构件，用于固定中间保持器230的联接器轴240。保持器构件310包括在近端的孔，用于容纳中间保持器230的联接器轴240，和在远端的轴320，用于将保持器组件300附接到附接于滚筒(未显示)的底部(未显示)。定位螺钉350可以被螺纹孔径容纳并且被布置成相对于孔的内表面成一角度，其中该螺纹孔径被设置在保持器构件310的孔的侧壁中。
在该特别示例中，联接器轴240的形状一般为圆柱形并且联接器轴240包括一对相对的接合区域245-i、245-ii，该对相对的接合区域 245-i、245-ii被彼此相对地设置在联接器轴240的侧面，这取决于从联接器轴240的圆柱侧向内，以相等幅度的角度但是相对于圆柱侧的相对方向。接合区域245-i、245-ii被布置成：取决于中间保持器230相对于保持器构件310的方位，当联接器轴240被插入孔中时，定位螺钉350的平坦端部能够碰撞接合区域245-i、245-ii中的任何一个，因此定位螺钉350的端部靠着接合区域245-i或者245-ii放平并且防止联接器轴240在保持器构件315的孔内旋转。如图1C所示，联接器轴240的侧面的中间区域247是弯曲的，并且位于接合区域245-i、245-ii之间。当联接器轴240被布置在保持器构件310的孔中时，联接器轴240不能被定位螺钉350适当地接合和固定，因此接合区域245-i、245-ii之间的圆柱形区域247被暴露于定位螺钉350。
参照图2，特别示例冲击尖端210可以由PCD冲击结构208组成，该PCD冲击结构208被形成为在边界216处结合到硬质合金基底215。冲击结构208具有一般由钝锥(blunted cone)形成的冲击表面212，该冲击表面212包括球状钝锥尖部214。尖部214在纵向平面的曲率半径为大约3毫米，该纵向平面与经过尖部214和与尖部214相对的边界216的对称轴L平行。冲击表面212具有相对于与冲击尖端210的外围侧表面相切的平面倾斜大约43度的角θ的锥形区域。边界216一般为圆顶形，并且通过基底215的球状凸起的近端来限定，其中基底215在纵向平面的曲率半径为大约9毫米。尖部214和与尖部214相对的边界216之间的PCD冲击结构208的厚度T为大约4毫米。冲击尖端210在尖部214和与尖部214相对的基底215的远端之间的总高度H为大约9.4毫米。PCD冲击结构208的体积为大约280.7立方毫米，并且基底的体积为大约476立方毫米。在另一个示例布置中，PCD冲击结构208的体积为基底215的体积的至少70％且至多150％。PCD材料可以包含大约82重量百分比的基本上共生(inter-gown)的金刚石颗粒和大约18重量百分比的填充材料，该填充材料被设置在金刚石颗粒之间的缝隙区 (interstitial region)中并且包含钴。在该示例中，金刚石颗粒可以具有多种形式的大小分布并且平均大小在本示例中为大约20微米。
在该特别示例中，基底215可以包含钨钴硬质合金材料，该钨钴硬质合金材料包含大约92重量百分比的碳化钨(WC)颗粒和大约8重量百分比的钴(Co)。硬质合金材料的硬度为大约88.7HRa(洛氏硬度值A)，横向断裂强度为大约2,800MPa(兆帕)，断裂韧度为大约14.6MPa(兆帕)和杨氏模量为大约600MPa(兆帕)。
图3A和图3B中说明进一步的示例挖掘工具组件100，其中附图标号引用与上面参照图1A至图1G所述的示例中相同的一般特征。
在使用中，挖掘工具100将通过驱动设备在向前方向上被驱动，冲击结构208利用足够的力冲击主体，使主体裂解成包含在主体中的破碎材料。例如，在图4中说明用于道路铣削的设备400，其中多个挖掘工具100被不可移动地附接到滚筒410，该滚筒410能够被安装在车辆(未显示)上并且被驱动以绕滚筒410的圆柱轴D旋转。随着滚筒旋转，挖掘件100能够被驱动以冲击道路路面，该道路路面可以包含沥青或者混凝土，从而使得路面破裂。
每个挖掘件100的各种部件在使用中将很可能变得被磨耗，从而导致部件的形状的一些变化。特别地，中间保持器230的面向前面和侧面部分、支撑主体218和冲击尖端210在使用中将易于变得磨损，并且材料的大致量可以从至少一些这些部件中被去除。例如，在中间保持器230的外围(即，当从上方沿着对称轴L看时)最初呈现圆形横向横截面的布置中，由于材料在远离它的前面和侧面部分很可能被磨损，但是不是从面向后的部分，因此它可以在基本使用之后呈现非圆形(或者部分圆形，部分椭圆形或者双曲线形)横截面。冲击组件200的再定位(Re-orientation)相对于保持器构件310小了大约160度，将很可能呈现与裂解的主体基本对称的形状(即，当从前面看时)并且挖掘工具的有效性和进一步的使用寿命将很可能被减少。但是，冲击 组件200可以相对于保持器构件310被再定位成大于大约160度且小于大约200度，并且因此挖掘工具100的有效使用寿命基本上被延长。
包含超硬材料，特别是PCD材料的冲击尖端，可能在使用中磨损的速率低于其它部件。因此，对于冲击尖端可能没有必要在使用中允许它旋转以便使得冲击尖端的表面上的磨损平坦。非旋转挖掘件可以在磨损方面比旋转挖掘件更有预见性，大概是因为由于在挖掘支架和保持器之间累积的碎屑，从而随着不断地使用，后者易于变得更不易旋转。
特别地，PCD或者PCBN材料一般比硬质合金材料更耐磨损，硬质合金材料一般比钢更耐磨。出于这样的原因，对于高性能挖掘工具期望的是，包含结合到硬质合金支撑主体的超硬的冲击尖端，硬质合金支撑主体可以被附接到钢保持器。在使用中，硬质合金支撑主体可能以比冲击尖端基本上更高的速率经受磨损，冲击尖端的前表面(即，面向前的表面)可能经受一些磨损。特别地，在冲击尖端的使用寿命结束(可以通过冲击结构的断裂而最终出现)之前，在冲击结构的前面(在使用中与冲击结构的移动的前向有关)和在冲击结构的两边上的硬质合金材料(例如，包含在基底或者支撑主体中)在长期使用中可能基本上被磨耗。在一些应用中，挖掘工具的使用寿命可以通过在冲击尖端之后的支撑主体的区域中的裂纹的形成和扩展(与在使用中的移动方向有关)被终止，而不是通过支撑主体的前面和或侧面区域的磨耗。虽然希望不被特别束缚，但是这种裂纹可以起源于在使用中的挖掘主体的重复碰撞的结果，每个碰撞可能通过压缩和拉伸应力状态在支撑主体中循环。
因此，如果包含冲击结构和支撑主体的冲击组件相对于保持器被再定位，从而冲击尖端的尾部表面将变成前表面并且支撑主体的面向后的部分将变成面向前，与在使用中的冲击结构的移动方向有关，则挖掘工具的使用寿命能够基本上被延长，甚至在一些应用中被加倍。 这样将可能涉及从保持器拆卸冲击组件，使冲击组件相对于保持器旋转至少大约160度且至多大约200度，从而将冲击组件再附接到保持器用于进一步使用。挖掘工具组件的各种示例构造可以利用在大约160度到大约200度的范围内的各种再定位来准许延长使用寿命。一般而言，人们预期通过至少大约170度且至多大约190度，或者近似180度的冲击尖端的再定位，可以更加延长挖掘工具的使用寿命。由于磨损的定向本性，因此不能期望冲击尖端以小于160度或者大于200度的角度的再定位可以延长使用寿命。
由于可以期望允许多个方位的设计特征来削弱挖掘工具，除非引入加强工具的补偿特征，因此挖掘工具组件的强度可能大于配置成准许大于两个方位的组件，并且该挖掘工具组件被配置成冲击组件被限制在相对于保持器组件的两个方位。这种补偿特征将很可能增加工具的复杂性和成本。因此，由于从提供大于两个一般相对方位没有多少或者没有益处，因此公开的挖掘工具组件具有在借助于对冲击尖端和附接到其的部件进行再定位来延长工具的使用寿命的可能性之间获得平衡的方面，同时确保设计复杂性相对低并且工具的总强度足够的高从而支持通过再定位冲击尖端而使得可以延长工具寿命。
下面简要说明如在本公开中所使用的某些术语。
人工合成和天然金刚石、多晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(cBN)和多晶cBN(PCBN)材料是超硬材料的示例。如在这里所使用的，人工合成金刚石也被称为人造金刚石，是已经制造的金刚石材料。如在这里所使用的，多晶金刚石(PCD)材料包含多个金刚石颗粒的聚集，其中多个金刚石颗粒的一部分彼此直接互相结合并且其中金刚石的含量为PCD材料的至少大约80体积百分比。金刚石颗粒之间的间隙可以至少部分被填充材料充满，或者它们可以基本上是空的，其中填充材料可以包含用于人工合成金刚石的催化剂材料。如在这里所使用的，用于人工合成金刚石的催化剂材料能够在人工合成或者天然金刚 石热力稳定的温度与压力下促进人工合成金刚石颗粒的生长和/或人工合成或者天然金刚石颗粒的直接共生。用于金刚石的催化剂材料的示例为Fe、Ni、Co和Mn，以及包括这些的某些合金。包含PCD材料的主体可以至少包含催化剂材料已经从间隙被去除，在金刚石颗粒之间留下空位的区域。
如在这里所使用的，PCBN材料包含分散在包含金属或者陶瓷材料的基质内的立方氮化硼(cBN)的颗粒。
超硬材料的其它示例包括某些复合材料，复合材料包含通过基质结合在一起的金刚石或者cBN颗粒，其中陶瓷材料包含诸如碳化硅(SiC)的陶瓷材料或者诸如结合钴的WC材料的硬质合金材料(例如，如在专利号为5,453,105或者6,919,040的美国专利中所描述的)。例如，某个结合SiC的金刚石材料可以包含分散在SiC基质(该SiC基质可以包含以除了SiC以外的形式的较小量的硅)中的至少大约30体积百分比的金刚石颗粒。在专利号为7,008,672；6,709,747；6,179,886；6,447,852的美国专利；和申请公开号为WO 2009/013713的国际申请中描述了结合SiC的金刚石材料的示例。
如在这里所使用的，挖掘工具用于主体的机械裂解。裂解的行为可以描述为破裂、分割、切割、铣削、刨削主体或者从主体去除材料的部分。可以通过挖掘工具裂解主体的示例包括道路路面护罩岩层，并且主体可以包含例如沥青、混凝土、岩石、地面、煤和碳酸钾。挖掘工具能够被联接到用于对着要被裂解的主体驱动挖掘的驱动设备，其中包含在挖掘工具中冲击尖端被驱动以冲击主体。
如在这里所使用的，对称轴为主体能够绕其旋转的几何轴，从而主体的形状，或者至少主体的一部分基本上是不变的。换句话说，在绕对称轴旋转通过至少一个旋转角之后，主体的外观，或者主体的相关部分将基本上保持相同的。在圆柱坐标系中，主体在垂直于旋转对称轴的平面中的旋转的角度可以被称为方位角(这个是方位角坐标)， 其中主体绕旋转对称轴旋转。如果主体旋转了角π/n(π被n除)的弧度，该旋转使得主体的外观或者主体的相关部分不变，那么可以说主体或者主体的部分具有绕对称轴的n重旋转对称。