超硬本体、工具及其制造方法技术

制造旋转初械工具的超硬刀尖的方法，该方法包括使至少一个烧结聚晶超硬结构(22，24)接触包含烧结碳化物的载持本体(30)以形成预压组装件(40)，并且使预压组装件(40)经受超硬材料热力学稳定的压力和温度以形成超硬刀尖的预成型本体；并且加工预成型本体以形成超硬刀尖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术的实施方案总的涉及一种制造用于旋转机械工具的超硬本体和超硬刀尖的方法，特别但专有地用于麻花钻或立铣刀；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刚石(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刚石晶粒，并且PCBN材料在基质中包含立方氮化硼(cBN)颗粒，该基质包含金属和/或陶瓷材料。PCD和PCBN可通过分别将聚集的大量金刚石晶粒或cBN晶粒经受至少约5. 5GPa的超高压和至少约1250摄氏度的温度而制成。旋转机械工具是例如钻机的机械工具，包括旋转的刀具元件。 美国专利申请公开号2008/0247899公开了一种可以连接到常规工具基材例如麻花钻、钻机和立铣刀的螺旋形固体P⑶和PCBN刀尖。需要提供一种制造改进的超硬镶刃(superhard-tipped)的旋转机械工具的方法。专利技术概述从第一方面看，可以提供一种制造用于旋转机械工具的超硬刀尖的方法，该方法包括使至少一个烧结(即预烧结)聚晶超硬结构例如P⑶结构接触包含烧结碳化物的载持本体，或接触用于载持本体的前体结构，以形成预压组装件，并使预压组装件经受超硬材料热力学稳定的压力和温度以形成用于旋转机械工具的超硬刀尖或用于超硬刀尖的预成型本体。可将预成型本体进行加工以形成用于旋转机械工具例如麻花钻或立铣刀的超硬刀尖。烧结的聚晶超硬结构包括通过在至少约2GPa的超高压力下烧结多个超硬颗粒的方法制造的聚晶超硬材料。从第二方面看，可以提供一种用于超硬刀尖的预成型体和/或超硬刀尖。从第三方面看，可以提供一种旋转机械工具的组件和/或旋转机械工具。附图说明参考附图阐述了说明本公开的非限制性的示例设置，其中，图I显示了用于超硬刀尖的示例性预成型本体的示意性透视图。图2A显示了示例性预压(pre-compact)组装件在组装状态的示意性透视图。图2B显示了示例性的组装的预压体在未组装状态的示意性透视图。图3显示了示例性载持本体的示意性侧视图。图4显示了用于麻花钻的示例性超硬刀尖的示意性透视图。图5显示了示例性麻花钻的示意性侧视图。图6A显示了示例性载持本体的一部分的示意性透视图。图6B显示了图6B的示例性载持本体的一部分和穿过载持本体的纵向平面的示意性透视图。图6C显示了示例性预压组装件在组装状态的示意性透视图。 在所有附图中相同的标记是指相同总体特征。专利技术详述以下解释在本文中使用的某些术语。超硬或超级硬材料理解为意指具有至少25GPa维氏硬度的材料。术语“聚晶超硬结构”意指包括烧结的大量超硬晶粒的结构。合成和天然金刚石、聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(cBN)和聚晶cBN(PCBN)材料是超硬材料的例子。合成金刚石，也称作人造金刚石，是制造的金刚石材料。聚晶金刚石(PCD)材料包括大量的(聚集的多个)金刚石晶粒，晶粒中的大量部分直接相互内粘结并且其中金刚石的含量为材料的至少约80体积百分比。金刚石晶粒之间的间隙可以至少部分填充有包含用于合成金刚石的催化剂材料的粘结剂材料，或它们可以基本为空的。合成金刚石的催化剂材料能够在合成或天然金刚石热力学 稳定的压力和温度下促进合成金刚石晶粒的生长和/或合成或天然金刚石晶粒的直接共生(inter-growth)。金刚石催化剂材料的例子是Fe、Ni、Co和Mn、以及包括这些的特定合金。包含PCD材料的本体包含至少一个催化剂材料从间隙中被移除而剩下金刚石晶粒之间的间隙空间的区域。PCBN材料包含分散在包含金属或陶瓷材料基质中的立方氮化硼(cBN)晶粒。机械工具是一种动力机械装置，其可以通过机加工制造包含材料例如金属、复合材料、木材或聚合物的组件。机加工是从本体或工件上选择性地移除材料，特别是在工业生产的情况下。旋转机械工具包括刀具元件例如钻头，且在使用中围绕它自身轴的旋转。镶刃工具或插入件(insert)是其中刃口由刀具元件构成的工具,所述刀具元件由与该工具或插入件的其余部分不同的材料组成，该刀具元件通常被钎焊或夹持到本体上。可以通过预成型本体以将其成型为用于刀尖的结构来制得用于机械工具的刀尖。机械工具的前刀面是当该工具用于从本体除去材料时碎屑在其上流过的表面，前刀面引导新生成的碎屑的流动。碎屑是通过使用中的机械工具从本体的工作表面除去的本体的部分。刀尖或工具的刃口是旨在进行本体的切削的前刀面的边缘。将会参照图1-6C说明用于制造旋转机械工具的超硬刀尖的方法的实施例。在图I描述的实施例中，用于制造超硬刀尖的预成型本体10包括超硬结构20和载持本体30。图4中描述了麻花钻的超硬刀尖60的实例。参照图2A和图2B，预成型本体10可以通过包括如下的方法制造使至少一个包含超硬材料的烧结聚晶超硬结构22、24 (为了简洁在此也称为超硬结构)接触包含烧结碳化物材料(或包含载持本体的前体结构)的载持本体30以形成预压组装件40，并且使预压组装件40经受超硬材料热稳定的压力和温度以形成预成型本体10。超高压力可能为至少约2GPa。在补充的构造中对一方面的超硬结构22、24和另一方面的载持本体30或载持本体30的前体结构各自提供预成型。提供包含超硬材料例如PCD或PCBN材料的超硬结构22,24作为预烧结结构。换而言之，已经通过如下方式制得该结构在至少约5GPa的超高压力和至少约1250摄氏度的温度下烧结超硬材料以生产超硬本体，并且形成根据需要而构造且适应于载持本体30(或用于载持本体30的前体结构)中的结构。参照图3，钻头(未示出)预压组装件40的载持本体30的实例包含碳化钨颗粒和用于粘结颗粒的钴金属，并且具有钝头锥形的工作端32，锥形工作端32具有曲率半径为r的整体滚圆或球形滚圆顶部321，用于将超硬刀尖接合到工具的连接端34，并且可能在末端32和34之间具有整体柱形的侧表面36。工作端32具有相对于与中央纵轴L对齐的轴以锥角K设置的工作表面322。载持本体30可能包含预烧结的烧结碳化物或用于制造烧结碳化物的未烧结前体材料。提供载持本体30(或用于载持本体的前体)，其配置用于容纳如图2B中所示的超硬结构22、24。例如，载持本体30可具有形成在工作端32的凹陷38，超硬结构22、24可以插入其中。在本实施例中，凹陷38可直接穿过载持本体30的顶部321并且配置为接收和容纳对应的预烧结超硬结构22、24对，其插入凹陷38以形成预压体40。在这个特别的实施例中，对凹陷38和超硬结构22、24进行配置，使得在载持本体30的顶部321处超硬结构22、24相互重叠和接触。在一个变体中，凹陷38可以配置为通过过盈配合容纳聚晶超硬结构22,24ο如果在组装之前，在酸性或碱性溶液中洗涤超硬结构22、24和包含凹陷38的载持本体30的至少一部分，那么可以达到更好的效果。 在本方法的一个变体中，可以相邻于凹陷表面，在超硬结构和载持本体之间提供粘结剂，粘结剂能够与聚晶超硬结构粘结。一旦如图2Α中所示的那样组装，随后就可将预压体40置于适合用于超高温度炉或压机的容器(未示出)中，并且使其经受至少约2GPa的压力和充分高的温度以形成如图I中说明的整体性本体10，其可作为超硬刀尖的预成型本体。在一个实施例中，压力可为至少约5. 5GPa和温度可为至少约1300摄氏度，并且可以直接在预成型本体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：C·R·琼克，M·卡松地，
申请(专利权)人：六号元素磨料股份有限公司，
类型：
国别省市：