專利名稱：工具刀頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工具刀頭(tool insert)。
背景技術(shù)：
磨料壓實(shí)體(Abrasive compacts)是將通常為超硬的研磨粒子接合到一硬質(zhì)粘結(jié)塊上構(gòu)成的多晶體。這種壓實(shí)體通常被接合到一基體上，該基體通常為硬質(zhì)合金基體。金剛石磨料壓實(shí)體還稱為PCD，立方氮化硼磨料壓實(shí)體還稱為PCBN。
US4,807,402公開了這樣一種制品，其包括一諸如硬質(zhì)合金塊的支承體，而且在該支承體的上表面和下表面上都接合有磨料壓實(shí)體層。
EP0714719公開了一種工具刀頭，該工具刀頭具有由選自硬質(zhì)合金，鐵系金屬或者高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的中心層或者中間層以及接合到上述中心層或中間層的第一和第二磨料壓實(shí)體層。工具組件包括由磨料壓實(shí)體構(gòu)成的一突出部和側(cè)面，而該突出部和側(cè)面為工具刀頭提供了切削點(diǎn)和切削刃。這樣的工具刀頭可通過如在美國專利US4,807,402中所公開的制品進(jìn)行電火花加工而被切割。
US5,676,496公開了一種金屬切割刀頭，該刀頭包括一硬質(zhì)合金基體，以及至少一個(gè)由諸如PCD或者PCBN的超硬磨材料構(gòu)成的主體，將該主體與基體的一邊緣表面接合并且該主體可從基體的一個(gè)側(cè)表面延伸到該基體的另一個(gè)側(cè)表面。在基體的各個(gè)轉(zhuǎn)角處可設(shè)置多個(gè)超硬主體。在US5,598,621和US5,813,105中公開了制造類似刀頭的方法。
現(xiàn)有技術(shù)中公開的用于制造直接燒結(jié)的多轉(zhuǎn)角之刀頭的方法的一個(gè)主要缺點(diǎn)在于，在一個(gè)高壓和高溫循環(huán)過程中只能制造非常少量的切削工具刀頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制造工具刀頭的方法，該方法包括以下步驟(i)提供一個(gè)硬金屬主體，該主體在其相對側(cè)上具有主表面，每個(gè)主表面設(shè)有一排用一超級研磨材料填充的凹槽，一個(gè)主表面中的每個(gè)凹槽與相對的主表面中的一個(gè)凹槽對齊；以及
(ii)從一主表面向相對的主表面沿至少兩組在各個(gè)超級研磨材料填充的凹槽中或者凹槽上相交的平面切斷主體來制成工具刀頭。
主體的切斷是以這樣一種方式來進(jìn)行的，即使超級研磨材料暴露出來從而在工具刀頭中形成一切削刀尖或者切削刃。
主體可以是一種硬金屬，該硬金屬優(yōu)選是由選自硬質(zhì)合金，鐵系金屬和高熔點(diǎn)金屬的材料構(gòu)成?？蓛?yōu)選的是，該硬金屬是硬質(zhì)合金。
可優(yōu)選的是，超級研磨材料是一種磨料壓實(shí)體，優(yōu)選為PCD或者PCBN，更可取的是PCBN。
主體優(yōu)選呈一圓盤狀。該圓盤優(yōu)選具有約為55mm到約為125mm的直徑，更可取的是具有約為80mm到約為100mm的直徑，而且該圓盤具有約為1.6mm到約為30mm的厚度，更可取的是具有約為2mm到約為10mm的厚度。
主體的切斷可通過公知的方法進(jìn)行，例如激光切割或者電火花加工。
本發(fā)明的另一方面提供了一種多面體的工具刀頭，該工具刀頭包括一個(gè)在其相對側(cè)上設(shè)有主表面的中心金屬部分和至少一個(gè)與每個(gè)主表面接合的超級研磨刀頭，所述每個(gè)超級研磨刀頭為工具刀頭提供了一切削刀尖或者切削刃。多面體的工具刀頭優(yōu)選為星形或者六角形，可優(yōu)選地具有三個(gè)內(nèi)角不等于60度的切削刀尖。
本發(fā)明的另一方面提供了一種工具刀頭，該工具刀頭包括一個(gè)在其相對側(cè)上設(shè)有主表面的中心金屬部分，該中心金屬部分包括從各個(gè)主表面延伸出來的凸起區(qū)域和位于該凸起區(qū)域周圍的凹入?yún)^(qū)域；以及至少一個(gè)在各個(gè)凹入?yún)^(qū)域中與每個(gè)主表面接合的超級研磨刀頭，所述每個(gè)超級研磨刀頭為工具刀頭提供了一切削刀尖或者切削刃。


圖1a是利用本發(fā)明方法的一個(gè)主體實(shí)施例的透視圖；圖1b是圖1中主體的橫截面?zhèn)纫晥D；圖1c是通過本發(fā)明方法獲得的一工具刀頭的透視圖；圖2至8是本發(fā)明的其它實(shí)施例，其中圖“a”是利用本發(fā)明方法的一個(gè)主體的透視圖，圖“b”是圖“a”中主體的橫截面?zhèn)纫晥D，圖“c”是工具刀頭實(shí)施例的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，結(jié)合附圖中的圖1對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。首先參考圖1a，在相對的主表面14，16的每一個(gè)中，呈硬質(zhì)合金圓盤型式的主體10設(shè)有一排相間隔的凹槽12。方形的凹槽12用一超硬的研磨材料或者超級研磨材料來填充，在這種情況下，用一種磨料壓實(shí)體來填充以構(gòu)成磨料壓實(shí)體池域(abrasivecompact pools)18。在一高壓/高溫?zé)Y(jié)工藝步驟過程中，硬質(zhì)合金主體10和磨料壓實(shí)體池域18彼此接合。
主體10沿一柵格型式的相交切斷線20而被切斷，而這些切斷線20在各個(gè)磨料壓實(shí)體池域18內(nèi)相交。切斷是從一個(gè)主表面14到另一個(gè)主表面16貫穿主體來進(jìn)行的。這樣，就獲得了圖1c所示的產(chǎn)品或者工具刀頭。刀頭具有一個(gè)中心的硬質(zhì)合金區(qū)域22，而且在該刀頭的每個(gè)轉(zhuǎn)角處設(shè)有方形的磨料壓實(shí)體刀頭24。為了將工具刀頭安裝在一工具內(nèi)，可以貫穿該中心區(qū)域22形成一個(gè)孔26。磨料壓實(shí)體刀頭24為工具刀頭提供了切削刃或者切削刀尖。
主體10可以通過提供多種成分來構(gòu)成，即，將呈粒子形式的用于制造硬質(zhì)合金主體10(諸如碳化鎢主體)和磨料壓實(shí)體池域18(例如PCBN)所必需的成分借助于諸如一有機(jī)粘結(jié)劑的粘結(jié)劑接合到一粘附模板(coherent form)上。原始狀態(tài)的主體通過在一膜盒內(nèi)適當(dāng)?shù)卮_定區(qū)域和條帶的位置來獲得。膜盒被放置在一普通的高溫/高壓裝置的反應(yīng)區(qū)中。使原始狀態(tài)的主體處于適當(dāng)?shù)厣邷囟群蛪毫Φ那闆r下，例如磨料壓實(shí)體池域18內(nèi)的磨料處于晶體穩(wěn)態(tài)下，就會(huì)產(chǎn)生如圖1a和1b所示的一種燒結(jié)硬質(zhì)及接合的主體。為了進(jìn)一步增加按照本發(fā)明發(fā)明所產(chǎn)生的工具刀頭的數(shù)量。在使得到的堆積物處于適當(dāng)?shù)厣邷囟群蛪毫Φ那闆r下之前，大量的圓盤10可以以各自的磨料壓實(shí)體對齊的方式一個(gè)堆放在另一個(gè)之上。這種方式也可用于以下描述的實(shí)施例中。
圖2的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例相類似，所以相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。圖2示出了一種可替換的切斷線結(jié)構(gòu)或者型式，這樣就可獲得如圖2c所示的一個(gè)三角形的工具刀頭和一個(gè)方形的工具刀頭。
圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。由硬質(zhì)合金40構(gòu)成的圓盤形主體在相對的主表面44，46上設(shè)有一排相間隔的凹槽42。凹槽42用磨料壓實(shí)體填充來構(gòu)成磨料壓實(shí)體池域48。以這樣一種方式來排列凹槽42，即，使磨料壓實(shí)體池域48位于由切斷線50，52構(gòu)成的菱形的頂點(diǎn)上。主體40沿著線50和橫向于線50的線52而被切斷，其中線50和線52在各個(gè)在磨料壓實(shí)體池域48內(nèi)相交。工具刀頭包括由硬質(zhì)合金構(gòu)成的一主體56，該硬質(zhì)合金主體56在其每個(gè)轉(zhuǎn)角處設(shè)置有研磨切削刀尖58。一個(gè)位于中心的孔60可以貫穿工具刀頭而形成。
圖4的實(shí)施例與圖3的實(shí)施例相類似，所以相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。這樣設(shè)置凹槽42，使得切斷線50，52的柵格型式可用于制造圖4c所示的一方形或者矩形的刀頭。
圖5的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例相類似，所以相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。但是，在該實(shí)施例中，沿切斷線50a，50b和52a，52b切斷主體從而獲得一個(gè)如圖5c所示的多面體工具刀頭，該工具刀頭具有四個(gè)內(nèi)角小于90度的切削刀尖。同樣的切斷方式還可以用于圖1和圖2所描述的實(shí)施例中。
圖6的實(shí)施例與圖3的實(shí)施例相類似，所以相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來表示。但以這樣一種方式來排列凹槽42，即，使凹槽位于由切斷線50，51，52構(gòu)成的三角形的頂點(diǎn)上。這樣設(shè)置的切斷線50，51，52可產(chǎn)生如圖6c所示的一三角形的刀頭。
圖7的實(shí)施例與圖3的實(shí)施例相類似，但是，磨料壓實(shí)體40的池域48能以產(chǎn)生圖7a所示的圖案的一種方式來分布。沿切斷線62切斷主體40從而獲得一個(gè)如圖7c所示的多面體工具刀頭。這樣獲得的工具刀頭具有一硬質(zhì)合金構(gòu)成的主體64，該硬質(zhì)合金主體64具有三個(gè)內(nèi)角不等于60度的磨料壓實(shí)體切削刀尖66。一個(gè)位于中心的孔68可以貫穿工具刀頭而形成。
圖8b示出了一硬質(zhì)合金圓盤70的橫截面的一部分，其中該圓盤在其相對側(cè)面上具有主平的表面72和74。該圓盤在每個(gè)平的表面72和74上設(shè)有多個(gè)相間隔的凹入?yún)^(qū)域76。這些凹入?yún)^(qū)域76設(shè)置有磨料壓實(shí)體來構(gòu)成池域78。沿著柵格型式的線80切斷主體70(圖8b僅示出了一個(gè)方向)，從而獲得如圖8c所示的工具刀頭。工具刀頭包括一方形的硬質(zhì)合金主體82，該硬質(zhì)合金主體82具有一個(gè)位于該主體每個(gè)轉(zhuǎn)角處的磨料壓實(shí)體84。一個(gè)位于中心的孔86可以貫穿中心硬質(zhì)合金區(qū)域88而形成。該中心硬質(zhì)合金區(qū)域84相對于由磨料壓實(shí)體構(gòu)成的轉(zhuǎn)角88是凸起的，從而構(gòu)成了一切屑破碎部分。這樣的凸起區(qū)域也可包括在前述其它實(shí)施例的任一個(gè)中。
在上述實(shí)施例中，主體的切斷可通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法來進(jìn)行，例如激光切割或者電火花加工。
權(quán)利要求
1.一種制造工具刀頭的方法，該方法包括以下步驟(i)提供一個(gè)硬金屬主體，該主體在其相對側(cè)的每一個(gè)上具有主表面，每個(gè)主表面具有一排用超級研磨材料填充的凹槽，一個(gè)主表面中的每個(gè)凹槽與相對的主表面中的一個(gè)凹槽對齊；以及(ii)從一主表面向相對的主表面沿至少兩組在各個(gè)超級研磨材料填充的凹槽中的或者在凹槽處相交的平面來切斷主體以制成工具刀頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬金屬選自由硬質(zhì)合金，鐵類金屬和高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述超級研磨材料是一種磨料壓實(shí)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述磨料壓實(shí)體是PCD或者PCBN。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述主體呈圓盤狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述圓盤的直徑約為55mm到約為125mm，而且該圓盤的厚度約為1.6mm到約為30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述圓盤的直徑約為80mm到約為100mm，而且該圓盤的厚度約為2mm到約為10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，選用一種切斷方式來切斷所述主體，從而獲得多個(gè)具有所希望形狀的工具刀頭。
9.一種多面體的工具刀頭，該工具刀頭包括一個(gè)具有限定在其相對側(cè)上的主表面的中心金屬部分，和至少一個(gè)與每個(gè)主表面接合的超級研磨刀頭，所述每個(gè)超級研磨刀頭為工具刀頭提供了一切削刀尖或者切削刃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多面體的工具刀頭，其特征在于，該工具刀頭沿與相對的主表面平行的一表面為星形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多面體的工具刀頭，其特征在于，所述超級研磨刀頭在星形工具刀頭的每個(gè)徑向切割刀尖處被接合到兩個(gè)主表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多面體的工具刀頭，其特征在于，該工具刀頭沿與相對的主表面平行的一表面為六角形。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多面體的工具刀頭，其特征在于，該工具刀頭具有三個(gè)內(nèi)角不等于60度的切削刀尖。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多面體的工具刀頭，其特征在于，所述超級研磨刀頭在三個(gè)切割刀尖的每個(gè)處被接合到兩個(gè)主表面上。
15.一種工具刀頭，該工具刀頭包括一個(gè)具有限定在其相對側(cè)上的主表面的中心金屬部分，該中心金屬部分包括從各個(gè)主表面延伸出來的凸起區(qū)域和位于該凸起區(qū)域周圍的凹入?yún)^(qū)域；以及至少一個(gè)在各個(gè)凹入?yún)^(qū)域中與每個(gè)主表面接合的超級研磨刀頭，所述每個(gè)超級研磨刀頭為工具刀頭提供了一切削刀尖或者切削刃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造具有超級研磨切削點(diǎn)或者切削刃的工具刀頭的方法。一個(gè)硬金屬主體(10)在其相對側(cè)上設(shè)有主表面(12，14)，該主體通常為一硬質(zhì)合金圓盤。主體的每個(gè)主表面設(shè)有一排用超級研磨材料填充的凹槽(12)，所述的超級研磨材料通常為諸如PCBN或者PCD的磨料壓實(shí)體。一個(gè)主表面中的一個(gè)凹槽被設(shè)置成與相對主表面中的一個(gè)凹槽對齊。從一主表面向相對的主表面沿至少兩組在各個(gè)超級研磨材料填充的凹槽中或者凹槽上相交的平面切斷主體來制成工具刀頭。主體的切斷是以這樣一種方式來進(jìn)行的，即，使超級研磨材料暴露出來從而在工具刀頭中形成一切削刀尖或者切削刃。
文檔編號B24D3/00GK1635939SQ03804270
公開日2005年7月6日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者伊恩·P·古德蒙德, 納德雷特·詹, 詹姆斯·A·里德, 穆罕默德·S·厄茲巴伊拉克塔爾, 馬修·W·庫克, 斯蒂格·A·安德辛, 布·C·烏洛夫松, 萊夫·A·桑德斯特倫, 斯特丹·M·O·佩爾松 申請人:六號元素(控股)公司