超硬本體、工具及其制造方法技術(shù)

制造旋轉(zhuǎn)初械工具的超硬刀尖的方法，該方法包括使至少一個(gè)燒結(jié)聚晶超硬結(jié)構(gòu)(22，24)接觸包含燒結(jié)碳化物的載持本體(30)以形成預(yù)壓組裝件(40)，并且使預(yù)壓組裝件(40)經(jīng)受超硬材料熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力和溫度以形成超硬刀尖的預(yù)成型本體；并且加工預(yù)成型本體以形成超硬刀尖。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)的實(shí)施方案總的涉及一種制造用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具的超硬本體和超硬刀尖的方法，特別但專有地用于麻花鉆或立銑刀；以及由此制造的超硬刀尖和包括超硬刀尖的工具。超硬材料的例子是聚晶金剛石(P⑶)材料和聚晶立方氮化硼(PCBN)材料。P⑶材料包含大量基本共生的金剛石晶粒，并且PCBN材料在基質(zhì)中包含立方氮化硼(cBN)顆粒，該基質(zhì)包含金屬和/或陶瓷材料。PCD和PCBN可通過分別將聚集的大量金剛石晶粒或cBN晶粒經(jīng)受至少約5. 5GPa的超高壓和至少約1250攝氏度的溫度而制成。旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具是例如鉆機(jī)的機(jī)械工具，包括旋轉(zhuǎn)的刀具元件。 美國專利申請(qǐng)公開號(hào)2008/0247899公開了一種可以連接到常規(guī)工具基材例如麻花鉆、鉆機(jī)和立銑刀的螺旋形固體P⑶和PCBN刀尖。需要提供一種制造改進(jìn)的超硬鑲?cè)?superhard-tipped)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具的方法。專利技術(shù)概述從第一方面看，可以提供一種制造用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具的超硬刀尖的方法，該方法包括使至少一個(gè)燒結(jié)(即預(yù)燒結(jié))聚晶超硬結(jié)構(gòu)例如P⑶結(jié)構(gòu)接觸包含燒結(jié)碳化物的載持本體，或接觸用于載持本體的前體結(jié)構(gòu)，以形成預(yù)壓組裝件，并使預(yù)壓組裝件經(jīng)受超硬材料熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力和溫度以形成用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具的超硬刀尖或用于超硬刀尖的預(yù)成型本體。可將預(yù)成型本體進(jìn)行加工以形成用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具例如麻花鉆或立銑刀的超硬刀尖。燒結(jié)的聚晶超硬結(jié)構(gòu)包括通過在至少約2GPa的超高壓力下燒結(jié)多個(gè)超硬顆粒的方法制造的聚晶超硬材料。從第二方面看，可以提供一種用于超硬刀尖的預(yù)成型體和/或超硬刀尖。從第三方面看，可以提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具的組件和/或旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具。附圖說明參考附圖闡述了說明本公開的非限制性的示例設(shè)置，其中，圖I顯示了用于超硬刀尖的示例性預(yù)成型本體的示意性透視圖。圖2A顯示了示例性預(yù)壓(pre-compact)組裝件在組裝狀態(tài)的示意性透視圖。圖2B顯示了示例性的組裝的預(yù)壓體在未組裝狀態(tài)的示意性透視圖。圖3顯示了示例性載持本體的示意性側(cè)視圖。圖4顯示了用于麻花鉆的示例性超硬刀尖的示意性透視圖。圖5顯示了示例性麻花鉆的示意性側(cè)視圖。圖6A顯示了示例性載持本體的一部分的示意性透視圖。圖6B顯示了圖6B的示例性載持本體的一部分和穿過載持本體的縱向平面的示意性透視圖。圖6C顯示了示例性預(yù)壓組裝件在組裝狀態(tài)的示意性透視圖。 在所有附圖中相同的標(biāo)記是指相同總體特征。專利技術(shù)詳述以下解釋在本文中使用的某些術(shù)語。超硬或超級(jí)硬材料理解為意指具有至少25GPa維氏硬度的材料。術(shù)語“聚晶超硬結(jié)構(gòu)”意指包括燒結(jié)的大量超硬晶粒的結(jié)構(gòu)。合成和天然金剛石、聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(cBN)和聚晶cBN(PCBN)材料是超硬材料的例子。合成金剛石，也稱作人造金剛石，是制造的金剛石材料。聚晶金剛石(PCD)材料包括大量的(聚集的多個(gè))金剛石晶粒，晶粒中的大量部分直接相互內(nèi)粘結(jié)并且其中金剛石的含量為材料的至少約80體積百分比。金剛石晶粒之間的間隙可以至少部分填充有包含用于合成金剛石的催化劑材料的粘結(jié)劑材料，或它們可以基本為空的。合成金剛石的催化劑材料能夠在合成或天然金剛石熱力學(xué) 穩(wěn)定的壓力和溫度下促進(jìn)合成金剛石晶粒的生長和/或合成或天然金剛石晶粒的直接共生(inter-growth)。金剛石催化劑材料的例子是Fe、Ni、Co和Mn、以及包括這些的特定合金。包含PCD材料的本體包含至少一個(gè)催化劑材料從間隙中被移除而剩下金剛石晶粒之間的間隙空間的區(qū)域。PCBN材料包含分散在包含金屬或陶瓷材料基質(zhì)中的立方氮化硼(cBN)晶粒。機(jī)械工具是一種動(dòng)力機(jī)械裝置，其可以通過機(jī)加工制造包含材料例如金屬、復(fù)合材料、木材或聚合物的組件。機(jī)加工是從本體或工件上選擇性地移除材料，特別是在工業(yè)生產(chǎn)的情況下。旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具包括刀具元件例如鉆頭，且在使用中圍繞它自身軸的旋轉(zhuǎn)。鑲?cè)泄ぞ呋虿迦爰?insert)是其中刃口由刀具元件構(gòu)成的工具,所述刀具元件由與該工具或插入件的其余部分不同的材料組成，該刀具元件通常被釬焊或夾持到本體上。可以通過預(yù)成型本體以將其成型為用于刀尖的結(jié)構(gòu)來制得用于機(jī)械工具的刀尖。機(jī)械工具的前刀面是當(dāng)該工具用于從本體除去材料時(shí)碎屑在其上流過的表面，前刀面引導(dǎo)新生成的碎屑的流動(dòng)。碎屑是通過使用中的機(jī)械工具從本體的工作表面除去的本體的部分。刀尖或工具的刃口是旨在進(jìn)行本體的切削的前刀面的邊緣。將會(huì)參照?qǐng)D1-6C說明用于制造旋轉(zhuǎn)機(jī)械工具的超硬刀尖的方法的實(shí)施例。在圖I描述的實(shí)施例中，用于制造超硬刀尖的預(yù)成型本體10包括超硬結(jié)構(gòu)20和載持本體30。圖4中描述了麻花鉆的超硬刀尖60的實(shí)例。參照?qǐng)D2A和圖2B，預(yù)成型本體10可以通過包括如下的方法制造使至少一個(gè)包含超硬材料的燒結(jié)聚晶超硬結(jié)構(gòu)22、24 (為了簡(jiǎn)潔在此也稱為超硬結(jié)構(gòu))接觸包含燒結(jié)碳化物材料(或包含載持本體的前體結(jié)構(gòu))的載持本體30以形成預(yù)壓組裝件40，并且使預(yù)壓組裝件40經(jīng)受超硬材料熱穩(wěn)定的壓力和溫度以形成預(yù)成型本體10。超高壓力可能為至少約2GPa。在補(bǔ)充的構(gòu)造中對(duì)一方面的超硬結(jié)構(gòu)22、24和另一方面的載持本體30或載持本體30的前體結(jié)構(gòu)各自提供預(yù)成型。提供包含超硬材料例如PCD或PCBN材料的超硬結(jié)構(gòu)22,24作為預(yù)燒結(jié)結(jié)構(gòu)。換而言之，已經(jīng)通過如下方式制得該結(jié)構(gòu)在至少約5GPa的超高壓力和至少約1250攝氏度的溫度下燒結(jié)超硬材料以生產(chǎn)超硬本體，并且形成根據(jù)需要而構(gòu)造且適應(yīng)于載持本體30(或用于載持本體30的前體結(jié)構(gòu))中的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3，鉆頭(未示出)預(yù)壓組裝件40的載持本體30的實(shí)例包含碳化鎢顆粒和用于粘結(jié)顆粒的鈷金屬，并且具有鈍頭錐形的工作端32，錐形工作端32具有曲率半徑為r的整體滾圓或球形滾圓頂部321，用于將超硬刀尖接合到工具的連接端34，并且可能在末端32和34之間具有整體柱形的側(cè)表面36。工作端32具有相對(duì)于與中央縱軸L對(duì)齊的軸以錐角K設(shè)置的工作表面322。載持本體30可能包含預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)碳化物或用于制造燒結(jié)碳化物的未燒結(jié)前體材料。提供載持本體30(或用于載持本體的前體)，其配置用于容納如圖2B中所示的超硬結(jié)構(gòu)22、24。例如，載持本體30可具有形成在工作端32的凹陷38，超硬結(jié)構(gòu)22、24可以插入其中。在本實(shí)施例中，凹陷38可直接穿過載持本體30的頂部321并且配置為接收和容納對(duì)應(yīng)的預(yù)燒結(jié)超硬結(jié)構(gòu)22、24對(duì)，其插入凹陷38以形成預(yù)壓體40。在這個(gè)特別的實(shí)施例中，對(duì)凹陷38和超硬結(jié)構(gòu)22、24進(jìn)行配置，使得在載持本體30的頂部321處超硬結(jié)構(gòu)22、24相互重疊和接觸。在一個(gè)變體中，凹陷38可以配置為通過過盈配合容納聚晶超硬結(jié)構(gòu)22,24ο如果在組裝之前，在酸性或堿性溶液中洗滌超硬結(jié)構(gòu)22、24和包含凹陷38的載持本體30的至少一部分，那么可以達(dá)到更好的效果。 在本方法的一個(gè)變體中，可以相鄰于凹陷表面，在超硬結(jié)構(gòu)和載持本體之間提供粘結(jié)劑，粘結(jié)劑能夠與聚晶超硬結(jié)構(gòu)粘結(jié)。一旦如圖2Α中所示的那樣組裝，隨后就可將預(yù)壓體40置于適合用于超高溫度爐或壓機(jī)的容器(未示出)中，并且使其經(jīng)受至少約2GPa的壓力和充分高的溫度以形成如圖I中說明的整體性本體10，其可作為超硬刀尖的預(yù)成型本體。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力可為至少約5. 5GPa和溫度可為至少約1300攝氏度，并且可以直接在預(yù)成型本體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：C·R·瓊克，M·卡松地，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：六號(hào)元素磨料股份有限公司，
類型：
國別省市：