包括含钴-镍-铁粘结剂的金属陶瓷的细长旋转工具制造技术

本文公开一种细长的旋转工具，该工具包含至少一个在加工零件材料时可使用的切削刃（４、６）。该细长旋转工具包括一种金属陶瓷，该金属陶瓷包括至少一种硬质组元和约０．２ｗｔ．％～１９ｗｔ．％的Ｃｏ－Ｎｉ－Ｆｅ粘结剂。该Ｃｏ－Ｎｉ－Ｆｅ粘结剂的独特 之处在于即使经受塑性变形，粘结剂仍能基本上保持其面心立方（ｆｃｃ）晶体结构，且可避免应力和／或应变诱发的转变。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本专利技术涉及例如钻头、立铣刀、丝锥、三角凿、锥口钻、滚铣刀或铰刀之类的细长旋转工具，此类工具在一端包含一个用以同机床固定(例如通过卡盘)的刀柄，在另一端包含一个细长的刀体，刀体选择性地开有凹槽。该细长刀体可包含多个切削刃，例如在第一个后刀面与前刀面连接处的第一切削刃，它有时形式并过渡到容屑槽的至少一部分，和在第二后刀面与前刀面的连接处的第二切削刃，它从第一个切削刃经它们共有的棱延伸而成。该细长的旋转工具用于对工件材料进行机械加工。例如，对于钻头这样的细长旋转工具，其典型用途是在工件材料上钻通孔和盲孔，例如对于立铣刀这样的细长旋转工具，其典型用途是铣削工件材料。大多数情况下当工具由金属陶瓷制成时，细长旋转工具包含碳化钨金属陶瓷(WC-金属陶瓷)，也称作钴结碳化钨硬质合金或WC-Co，此处，钴粘结剂(Co-粘结剂)将碳化钨颗粒粘合在一起。尽管WC-金属陶瓷作为细长旋转工具已取得良好的效果，但仍存在一些不足之处。一个不足之处是高达约45％的世界主要钴产量来自于政治不稳定地区(如过去十年中经历过武装革命或和平革命以及仍将会经受进一步革命的政治地区)。每年世界主要钴市场的约15％用于制造包括WC-金属陶瓷在内的硬质材料，每年世界主要钴市场的约26％用于制造开发先进飞行器涡轮发动机用超级合金，这就是钴被称作战略材料的原因之一。以上因素不仅使得钴的价格昂贵，也使得钴的价格处于不稳定的波动之中。因此，钴价较贵，进而提高了WC-金属陶瓷细长旋转工具的成本。细长旋转工具成本的这种升高是在细长旋转工具中使用Co-粘结剂所造成的不令人满意的结果。所以，有必要降低金属陶瓷的粘结剂中的钴含量。另外，由于上述主要产地的钴储藏量最大，因此，有可能因任一原因造成钴的供应中断。当然，钴的这种不可得到性是不希望发生的。细长旋转工具可能会在腐蚀性环境中工作，虽然含Co-粘结剂的WC-金属陶瓷足以应付这种腐蚀环境，仍存在着开发出这样一种细长旋转工具的需要它能在不损失任何切削性能的同时，具有更好的耐蚀性。尽管含Co-粘结剂的WC-金属陶瓷用于细长旋转工具已取得成功的应用，但仍然需要提供一种不存在诸如成本高且可能中断供应等缺点的细长旋转工具，而正如上文所述，这些缺点是与钴的使用密不可分的。也需要开发出一种在腐蚀性环境中使用的细长旋转工具，它能在不损失任何含Co-粘结剂的WC-金属陶瓷的切削性能的同时，具有更好的耐蚀性。简述已发现一种改进的金属陶瓷，它包含一种钴-镍-铁粘结剂(Co-Ni-Fe粘结剂)，该粘结剂具有意想不到的、超过现有技术的机械性能和物理性能。该发现是令人惊奇的，因为该Co-Ni-Fe粘结剂所包含的成分与现有技术的说法相反。更具体地说，本专利技术的用于细长旋转工具的金属陶瓷包含约0.2wt％～约19wt％的Co-Ni-Fe粘结剂(更典型的范围包含约5wt％～约16wt％，更窄的典型范围包含约8wt～约12wt％)和约81wt％～约99.8wt％的硬质组元。该硬质组元包含至少一种硼化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硅化物，它们的混合物、它们的固溶体和上述的组合。优选地，该硬质组元包含碳化物和碳氮化物中至少一种，例如，碳化钨和/或碳氮化钛之类，任选地还有其它的碳化物(如TaC，NbC，TiC，VC，Mo2C，Cr3C2)以简单的碳化物和/或以固溶体形式存在。细长旋转工具由上述成分组成，它用于切削加工材料，比如木材、金属、聚合物、陶瓷制品以及包含一种或多种金属、聚合物和陶瓷的复合材料。按照本专利技术的细长旋转工具包括前刀面以及选择性的一个在切削加工过程中形成的切屑可流出的排屑槽。在前刀面与第一个后刀面的连接处形成第一个切削刃，而在前刀面与第二个后刀面的连接处形成第二个切削刃。当工具的细长刀体旋转着接触工件材料时，上述第一个和第二个切削刃用于切入工件材料。随细长旋转工具种类的不同(例如，钻头与立铣刀)，第一切削刃可能完成材料切削的大部分任务，而第二切削刃则完成较少量的材料切削，反之亦然。即使缺少任何未在本文中具体公开的环节、步骤、组元或成分，本文中描述的本专利技术也可得以适当的实施。附图简述参考下列描述、附后的权利要求以及附图，可更好地理解本专利技术的这些和其它特点、方面及优点。附图中附图说明图1是一个钻头(细长旋转工具的一个特定实施方案)的侧视图。图2是图1所示钻头的顶视图。图3是一个立铣刀(细长旋转工具的一个特定实施方案)的侧视图。图4是图3所示立铣刀的顶视图。描述按照本专利技术，图1，2，3和4示意了由含Co-Ni-Fe粘结剂的金属陶瓷组成的细长旋转工具的实施方案。此类细长旋转工具可用于对包括木材、金属、聚合物、陶瓷材料以及它们的复合材料在内的工件材料进行机械加工(例如钻、铣、铰和攻丝)。本专利技术优选用于金属类工件材料的机械加工，对那些要求高韧性和高耐磨性工件材料的钻削和/或铣削特别有效。如图1和2所示，当细长旋转工具包括钻头2时，该钻头在一端是细长的刀体16，在另一端是刀柄18。细长刀体16和刀柄18共有一个公共的轴线14。刀柄18用以固定在机床上，如固定在卡盘里。细长刀体16有一个前刀面20，在工件材料钻孔过程中形成的切屑经过它流出。前刀面20可形成或过渡成一条凹沟或排屑槽24，该槽用以将切屑从工件材料的前刀面输送出去。同前刀面20相连的是第一后刀面8和第二后刀面10。前刀面20与第一后刀面8的连接处是用以切入工件材料的第一切削刃4。前刀面20与第二后刀面10的连接处是第二切削刃6，也用以切入工件材料。第二后刀面10选择性地连着一个开槽的表面12。第一切削刃4在棱22过渡成第二切削刃6。第二切削刃6可呈螺旋状，并沿细长刀体16的长度方向延伸至预先定好的长度。对于钻头，第一切削刃4完成切入工件材料的大部分任务。如图3和4所示，当细长旋转工具包括立铣刀32时，它在一端是细长的刀体46，另一端是刀柄48。细长刀体46和刀柄48共有一个公共的轴线44。刀柄48用以固定在机床上，例如固定在卡盘里。细长刀体46有一个前刀面50，在工件材料铣削过程中形成的切屑经过它流出。前刀面50可形成或过渡成一条凹沟或排屑槽54和54’，用以将切屑从工件材料的前刀面输送出去。同前刀面50相连的是第一后刀面38和第二后刀面40。前刀面50与第一后刀面38的连接处是用以切入工件材料的第一切削刃34。第一后刀面38选择性地连接着附加的开槽表面56和62。在前刀面50和/或凹沟或排屑槽54与第二后刀面40的连接处是第二切削刃36，也用以切入工件材料。第二后刀面40选择性地连着开槽的表面42和60。第一切削刃34在棱52过渡成第二切削刃。第二切削刃36可呈螺旋状，并沿细长刀体46的长度方向延伸至预先定好的长度。对于立铣刀32，第一切削刃34和/或第二切削刃36均完成切入工件材料的大部分任务。细长旋转工具可以是在工业中使用的任何型式或尺寸的钻头、立铣刀、丝锥、三角凿、锥口钻、滚铣刀和铰刀。例如，如果细长旋转工具包括钻头，它可制成标准形状和尺寸(如不具有或具有冷却剂通道的双排屑槽型式的钻头)。双排屑槽带冷却剂通道型式钻头可加工的工件材料的典型类型包括碳钢、合金钢、铸钢、高合金钢、可锻铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、黄铜和铜合金。也需要理解的是各种型式的钻头和立铣刀均包含在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切削材料的细长旋转工具，该旋转工具包括：在第一端的细长刀体；在第二和相反一端的刀柄，该细长刀体和该刀柄共有一个公共的轴线；在细长刀体上与刀柄方向相反的一端的至少一个前刀面，其中该至少一个前刀面形成了一个对应的排屑槽，该排屑槽沿着细长刀体向刀柄延伸；在细长刀体一端与刀柄方向相反的一端的至少一个后刀面；在所述至少一个前刀面和所述至少一个后刀面连接处的一条切削刃；以及一种金属陶瓷，该金属陶瓷包含至少一种硬质组元和约０．２ｗｔ．％－１９ｗｔ．％的Ｃｏ－Ｎｉ－Ｆｅ粘结剂，该粘结剂包含约４０ｗｔ．％～９０ｗｔ．％的钴，其余下部分由镍和铁以及任选的附带的杂质组成，其中镍量为约４ｗｔ．％－３６ｗｔ．％，铁量为约４ｗｔ．％－３６ｗｔ．％，Ｎｉ∶Ｆｅ比值为约１．５∶１－１∶１．５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HW海恩里克，M沃尔夫，D施米德特，U施勒因克夫，
申请(专利权)人：钴碳化钨硬质合金公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]