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。金剛石磨料壓實體還稱為PCD，立方氮化硼磨料壓實體還稱為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，類鐵金屬或者高熔點金屬構(gòu)成的中心層或者中間層以及接合到上述中心層或者中間層的第一和第二磨料壓實體層。工具組件包括由磨料壓實體構(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側(cè)表面延伸到該基體的另一個側(cè)表面。在基體的各個轉(zhuǎn)角處可設(shè)置多個超硬主體。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主要缺點在于，在一個單一的高壓和高溫循環(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，其中該工具刀頭包括一中心金屬部分，該中心金屬部分具有與其接合的由超級研磨材料構(gòu)成的邊緣區(qū)域，并且該邊緣區(qū)域為工具刀頭提供了切削刃或者切削點。該方法包括以下步驟
(i)提供一個在其相對側(cè)的每一面上都具有主表面的主體，每個主表面設(shè)有由一個金屬區(qū)域或者多個金屬區(qū)域分隔開的超級研磨材料構(gòu)成的間隔條帶，一個主表面中的每個超級研磨條帶與相對的主表面中的一個超級研磨條帶對齊或者每個超級研磨條帶從一個主表面延伸到相對的主表面上；以及(ii)從一主表面向相對的主表面沿至少兩組在各個超級研磨條帶中或者條帶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行的，即，使超級研磨條帶暴露出來從而在工具刀頭中形成一切削刀尖或者切削刃。例如，主體的切斷可沿著至少兩條與至少兩條條帶相交的線，和沿著基本上縱向延伸穿過至少兩個相鄰條帶的線而進行。
金屬區(qū)域可以是一種硬金屬，該硬金屬優(yōu)選是由選自硬質(zhì)合金，類鐵金屬和高熔點金屬的材料構(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體，優(yōu)選為PCD或者PCBN，更可取的為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與每個主表面都接合或者從一個主表面延伸到另一個主表面的超級研磨條帶，所述每個超級研磨條帶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。
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主表面延伸出來的中心凸起區(qū)域和位于該凸起區(qū)域周圍的凹入?yún)^(qū)域；以及呈一條帶型式的超級研磨材料薄層，所述超級研磨材料薄層在各個凹入?yún)^(qū)域中被接合到每個主表面上，并且每個超級研磨條帶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)明方法的一個主體實施例的透視圖；圖1b是圖1a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9是本發(fā)明的其它實施例，其中圖“a”是利用本發(fā)明方法的各主體的透視圖，圖“b”是圖“a”中主體的橫截面?zhèn)纫晥D，圖“c”是工具刀頭實施例的透視圖，以及圖“d”是工具刀頭實施例的橫截面?zhèn)纫晥D。
具體實施例方式
現(xiàn)在，結(jié)合附圖中的圖1對本發(fā)明的一個實施例進行說明。首先參考圖1a，呈圓盤型式的主體10包括由硬質(zhì)合金構(gòu)成的交替區(qū)域12以及由超級研磨材料構(gòu)成的條帶14，其中的超級研磨材料為磨料壓實體。在一高壓/高溫?zé)Y(jié)工藝步驟過程中，硬質(zhì)合金區(qū)域12和磨料壓實體條帶14彼此接合。主體10在其每個相對側(cè)中上具有主平面16，18。
主體10沿橫向于磨料壓實體條帶14的間隔線20而被切斷。主體還沿著縱向經(jīng)過每個磨料壓實體條帶14的線22而被切斷。切斷就是從一個主表面16向另一個主表面18貫穿主體來進行的。這樣，就獲得了圖1c所示的產(chǎn)品或者工具刀頭。該刀頭具有一個由硬質(zhì)合金構(gòu)成的中心部分24，而且該中心部分與由磨料壓實體構(gòu)成的縱向邊緣條帶26相接合。邊緣條帶26從一個主表面16向另一個主表面18連續(xù)地延伸。為了將工具刀頭安裝在一工具內(nèi)，可以貫穿該中心部分24設(shè)置一個孔28。磨料壓實體條帶26的邊緣30和轉(zhuǎn)角32為工具刀頭提供了切削刃或者切削點。
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)合金區(qū)域12(諸如碳化鎢區(qū)域)和條帶14(例如PCBN)所必需的成分借助于諸如一有機粘結(jié)劑的粘結(jié)劑接合到一粘附模板(coherent form)上。該主體還可以利用硬金屬的預(yù)燒結(jié)條帶被組裝起來。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，例如條帶內(nèi)的磨料處于晶體穩(wěn)態(tài)下，就會產(chǎn)生如圖1a和1b所示的燒結(jié)硬質(zhì)及接合體。
圖2至4的實施例與圖1的實施例相類似，所以相同的部件用相同的附圖標記來表示。在這些實施例中，示出了可供選擇的切斷線的結(jié)構(gòu)形式，這樣就可分別獲得一個三角形的刀頭(如圖2c所示)，一個具有內(nèi)角小于90度的帶四個切削刀尖的多面體工具刀頭(如圖3c所示)，以及一個菱形刀頭(如圖4c所示)。此外，邊緣條帶26或者其截面從一個主表面16連續(xù)地延伸到另一個主表面18。
下面結(jié)合圖5對本發(fā)明的另一個實施例進行說明。首先參考圖5a，一個硬質(zhì)合金主體50呈圓盤形，而且在該主體相對側(cè)具有主平表面52，54。每個主平面上設(shè)有一系列平行間隔的凹槽56，在每個凹槽56中設(shè)有一超級研磨材料條帶，在這種情況下，將磨料壓實體作為超級研磨材料接合到硬質(zhì)合金主體上。
可這樣獲得一工具刀頭，首先，沿著間隔線58從一個主表面52到另一個主表面54切斷主體50，其中的間隔線58橫向于磨料壓實體填充的凹槽56。接著，沿縱向貫穿每個凹槽56延伸的線60以一橫向方向切斷主體。此外，切斷是從一個主表面52到相對的另一個主表面54進行的。
圖5c示出了獲得的產(chǎn)品或者工具刀頭。該刀頭具有一矩形或者方形的形狀，并且將磨料壓實體構(gòu)成的條帶64接合到一硬質(zhì)合金構(gòu)成的中心部分62上。條帶64沿工具刀頭之相對側(cè)的上和下邊緣而設(shè)置。在每一側(cè)上的條帶被區(qū)域66內(nèi)的硬質(zhì)合金而分離開。每一個條帶64都設(shè)有切削刃68和切削點70。為了將工具刀頭安裝在一工具內(nèi)，可以貫穿該中心硬質(zhì)合金區(qū)域62設(shè)置一個孔72。
主體50可以通過設(shè)置一個盤形的硬質(zhì)合金主體和在其兩個主表面中的切削凹槽56來形成，其中的硬質(zhì)合金主體可為一碳化鎢主體。將呈粒子形式的用于制造磨料壓實體所必需的成分(諸如PCBN)放置在凹槽56中。這些粒子借助于諸如一有機粘結(jié)劑的粘結(jié)劑接合到一粘附模板上。具有填料凹槽的硬質(zhì)合金主體被放置在一普通的高溫/高壓裝置的反應(yīng)區(qū)中。使主體處于適當(dāng)?shù)厣邷囟群蛪毫Φ那闆r下，例如條帶內(nèi)的磨料處于晶體穩(wěn)態(tài)下，就會得到如圖5a和5b所示的燒結(jié)硬質(zhì)及接合體。
圖6至8的實施例與圖5的實施例相類似，所以相同的部件用相同的附圖標記來表示。在這些實施例中，示出了可供選擇的切斷線的結(jié)構(gòu)形式，這樣就可分別獲得一個三角形的刀頭(如圖6c所示)，一個具有內(nèi)角小于90度的四個切削刀尖的多面體工具刀頭(如圖7c所示)，以及一個菱形刀頭(如圖8c所示)。此外，在每一側(cè)面上的邊緣條帶64或者其截面被區(qū)域66內(nèi)的硬質(zhì)合金分離開。
圖9示出了本發(fā)明的另一個實施例。該實施例提供了一種硬質(zhì)合金的盤形主體100。該主體100在其相對側(cè)上具有主表面102和104。每一個表面上設(shè)有扇形條帶(scalloped strips)106，該扇形條帶構(gòu)成一交叉網(wǎng)格形狀的結(jié)構(gòu)。每個扇形條帶106具有一薄層的超級研磨材料，在這種情況下是將磨料壓實體作為超級研磨材料接合到主體上。沿著線108和垂直于該線的線110來切斷主體100。這樣獲得的工具刀頭如圖9c(透視圖)和圖9d(橫截面視圖)所示。工具刀頭包括一個硬質(zhì)合金構(gòu)成的主體112，該主體具有扇形邊緣區(qū)域114，每一個邊緣區(qū)域都設(shè)有一磨料壓實體薄層116。邊緣118和轉(zhuǎn)角120為刀頭提供了切削刃和切削點。一個位于中心的孔122可貫穿硬質(zhì)合金而被形成。本實施例的工具刀頭的幾何形狀可用于所謂的“斷屑”中。
在上述實施例中，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，其中該工具刀頭包括一中心金屬部分，該中心金屬部分具有與其接合的由超級研磨材料構(gòu)成的邊緣區(qū)域并且該邊緣區(qū)域為工具刀頭提供了一切削刃或者切削點，該方法包括以下步驟(i)提供一個在其每個相對側(cè)的上具有主表面的主體，每個主表面具有由一個金屬區(qū)域或者多個區(qū)域分隔開的由超級研磨材料構(gòu)成的條帶，一個主表面中的每個超級研磨條帶與相對的主表面中的一個超級研磨條帶對齊或者每個超級研磨條帶從一個主表面延伸到相對的主表面；以及(ii)從一主表面到相對的主表面沿至少兩組在各個超級研磨條帶中的或者在各個條帶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，所述金屬區(qū)域是一種硬金屬，該硬金屬選自由硬質(zhì)合金，鐵類金屬和高熔點金屬構(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與每個主表面都接合或者從一個主表面延伸到相對的主表面的超級研磨條帶，所述每個超級研磨條帶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，所述超級研磨條帶在星形工具刀頭的每個徑向切割刀尖處被接合到兩個主表面上。
12.一種工具刀頭，該工具刀頭包括一個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主表面延伸出來的中心凸起區(qū)域和位于該凸起區(qū)域周圍的凹入?yún)^(qū)域；以及呈一條帶型式的超級研磨材料薄層，所述超級研磨材料薄層在各個凹入?yún)^(qū)域中被接合到每個主表面上，并且每個超級研磨條帶為工具刀頭提供了一切削刀尖或者切削刃。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多面體的工具刀頭，其特征在于，所述超級研磨材料在相對主表面的每一個上被接合到整個周邊凹入?yún)^(qū)域上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造工具刀頭的方法，該工具刀頭包括一中心金屬部分，該中心金屬部分設(shè)有與其接合的由超級研磨材料構(gòu)成的邊緣區(qū)域并且該邊緣區(qū)域為工具刀頭提供了一切削刃或者切削點。主體(50)在其相對側(cè)上具有主表面，每個主平面上設(shè)有由一個諸如硬質(zhì)合金的金屬區(qū)域或者多個金屬區(qū)域分隔開的超級研磨材料的間隔條帶(64)，所述的超級研磨材料通常為諸如PCBN或者PCD的磨料壓實體。一個主表面中的每個超級研磨條帶與相對的主表面中的一個超級研磨條帶對齊?？商鎿Q的是，每個超級研磨條帶從一個主表面延伸到相對的主表面上。從一主象面到相對的主表面沿至少兩組在各個超級研磨條帶中或者條帶上相交的平面切斷主體來制成工具刀頭。
文檔編號B23B27/14GK1635938SQ03804269
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, 斯特凡·M·O·佩爾松 申請人:六號元素(控股)公司