專利名稱：具有釬焊超硬刀坯的無涂層刀具的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及使用超硬刀坯的刀具。更具體地，本發(fā)明涉及使用釬焊(brazed-in)多晶立方氮化硼(PcBN)刀坯或者釬焊多晶金剛石(PCD)刀坯的無涂層刀具。
目前，使用超硬刀坯作為提供切削刃的切削元件的刀具已為人所知。這些刀具包括具有槽口或凹槽的刀體。超硬刀坯采用釬焊合金釬焊到槽口或凹槽中，這樣，在超硬刀坯與刀體之間形成釬焊接頭。
在一種可選擇方案中，超硬刀坯包括其上存在超硬材料層(例如多晶立方氮化硼或多晶金剛石)的支撐體(如碳化鎢)。在另一種可選擇方案中，超硬刀坯包括超硬材料(例如多晶立方氮化硼或多晶金剛石)構成的整體。在材料去除過程中，超硬層確定著切削刃，該切削刃與工件材料接觸，將工件材料去除，起切削元件的作用。
在材料去除操作期間，在超硬層切削刃與工件材料的接觸點產生熱(并且有時產生相當多的熱量)。當?shù)毒卟捎肞cBN刀坯時，情況更是如此。當使用超硬刀坯去除硬的工件材料例如D3工具鋼(AISI D3)時，也存在更高的切削溫度。這種材料的硬度達到Rockwell C 60的水平，其中，淬火硬度可在約64-66 Rockwell C之間，回火硬度可在約54-61 Rockwell C之間。在某些材料去除操作，例如車絲、開槽、分切以及某些特別難車削和磨削操作中也會存在更高的切削溫度。
由于會產生過多的熱量，使用具有釬焊超硬刀坯的刀具存在超硬刀坯從刀體脫焊的缺點。換言之，在超硬刀坯與工件材料的接觸點處產生的熱量傳過超硬刀坯，結果引起釬焊接頭處的溫度達到釬焊合金熔化(或軟化)的程度，從而降低了釬焊接頭的剪切強度。釬焊接頭剪切強度的下降削弱了釬焊接頭，結果，作用在超硬刀坯上的切削力可能使超硬刀坯與刀體分離。
通過使用具有釬焊PCD刀坯的刀具進行的干切削過程，例如對碳/碳復合材料、磨料增強的聚合物材料以及各種木質材料進行機加工去除材料時，也會產生較高的切削溫度。如前所述，較高的切削溫度會導致釬焊接頭處的溫度較高。釬焊接頭處的較高溫度則可能導致釬焊合金軟化或熔化，降低剪切強度，結果，在施加在PCD刀坯上的切削力的影響下，會引起PCD刀坯與刀體脫離或分離。
根據切削溫度所采取的施加在刀具上切削力的大小、釬焊接頭處的溫度、釬焊合金的液相線溫度以及釬焊合金的剪切強度顯示對超硬刀坯保持在刀具凹槽中的能力有影響。當釬焊接頭處的溫度達到某一水平時，釬焊接頭的剪切強度開始下降。當釬焊接頭的剪切強度比抵抗施加在超硬刀坯上切削力的作用以保持其整體性所必需的強度低時，超硬刀坯會與刀體分離。人們可以意識，超硬刀坯與刀體早期(或災難性)分離或脫離是不希望出現(xiàn)的結果。
因此，希望提供一種無涂層刀具，該刀具采用釬焊超硬刀坯作為提供切削刃的切削元件，其中，刀體與超硬刀坯之間的釬焊接頭能夠承受在材料去除操作期間產生的熱量。
還希望提供一種無涂層刀具，該刀具采用釬焊超硬刀坯作為提供切削刃的切削元件，其中，通過使用能夠在材料去除操作期間釬焊接頭具有的溫度下保持充分剪切強度的釬焊合金(即高溫釬焊合金)，以保持釬焊接頭的整體性，從而使刀體與超硬刀坯之間的釬焊接頭能夠承受在材料去除操作期間產生的熱量。
還希望提供一種無涂層刀具，該刀具采用釬焊超硬刀坯作為提供切削刃的切削元件，其中，通過使用高溫釬焊合金，加之通過超硬刀坯的幾何形狀和設計降低釬焊接頭暴露在過高溫度下的程度，以在材料去除操作期間保持釬焊接頭的整體性，從而使刀體與超硬刀坯之間的釬焊接頭能夠承受在材料去除操作期間產生的熱量。
最后，希望提供一種無涂層刀具，該刀具采用釬焊超硬刀坯作為提供切削刃的切削元件，其中，通過超硬刀坯的幾何形狀和設計降低釬焊接頭暴露在過高溫度下的程度，以在材料去除操作期間保持釬焊接頭的整體性，從而使刀體與超硬刀坯之間的釬焊接頭能夠承受在材料去除操作期間產生的熱量。
發(fā)明概述本發(fā)明的一種形式是包括具有凹槽的刀體的無涂層刀具。多晶立方氮化硼刀坯通過使用釬焊合金(braze alloy)被釬焊到凹槽中。所述釬焊合金的液相線溫度至少約900℃。
本發(fā)明的另一種形式是包括具有凹槽的刀體的無涂層刀具。多晶立方氮化硼刀坯通過使用釬焊合金被釬焊到凹槽中。釬焊合金的液相線溫度至少約940℃。所述釬焊合金包含金和鎳，并且，金含量約65-90重量％，鎳含量約15-25重量％。
本發(fā)明的又一種形式是包括具有凹槽的刀體的無涂層刀具。多晶立方氮化硼刀坯通過使用釬焊合金被釬焊到凹槽中。所述釬焊合金的液相線溫度至少約900℃。所述釬焊合金包含銀、銅和鈦，并且，銀含量約65-75重量％，銅含量約20-30重量％，鈦含量約2.5-6.5重量％。
本發(fā)明的又一種形式是在材料去除操作中用于從工件中去除材料的無涂層刀具，其中，所述無涂層刀具以選定切削深度對工件進行走刀。所述無涂層刀具包括具有凹槽的刀體。多晶立方氮化硼刀坯具有前刀面、切削刃和從切削刃延伸離開該切削刃的桿臂(leg)。刀坯采用釬焊合金被釬焊到凹槽中，由此，在刀體與多晶立方氮化硼刀坯之間存在釬焊接頭。釬焊合金的液相線溫度至少約900℃，其中，釬焊合金選自于包括含鎳和金的鎳金釬焊合金，含銅和金的銅金釬焊合金，含金、銅和鎳的金銅鎳釬焊合金，含銀、鈦和銅的銀鈦銅釬焊合金以及含銀和鈀的銀鈀釬焊合金的組。所述釬焊接頭位于距多晶立方氮化硼刀坯的前刀面約1.5-4.9毫米處，而且，所述桿臂長度至少約為切削深度的1.7倍。
本發(fā)明的又一種形式是在材料去除操作中用于從工件中去除材料的無涂層刀具，其中，所述無涂層刀具包括具有凹槽的刀體。超硬刀坯具有前刀面和切削刃，所述刀坯采用釬焊合金被釬焊到所述凹槽中，由此，在所述刀體與所述刀坯之間存在釬焊接頭。所述釬焊合金具有液相線溫度。所述超硬刀坯在材料去除操作期間在工件上走刀，從而切削力作用于超硬刀坯上，并且在超硬刀坯的切削處產生熱。釬焊接頭位于距切削刃選定距離處，這樣，釬焊接頭處的溫度低于釬焊合金的液相線溫度，因此，釬焊接頭在材料去除操作期間具有充分的剪切強度將超硬刀坯保持在凹槽中。
附圖簡述下面是構成本專利申請一部分的附圖的簡要說明

圖1是一種無涂層刀具的一個實施方案的等比例視圖，所述無涂層刀具包括帶有凹槽(或槽口)的刀體和釬焊在凹槽中的無涂層多晶立方氮化硼刀頭；圖2是圖1的刀具沿圖1中2-2剖面線的截面視圖；圖3是一種無涂層刀具的另一個實施方案(即車絲工具)的等比例視圖，所述刀具包括凹槽和釬焊在所述凹槽中的無涂層多晶立方氮化硼刀坯，其中，所述刀坯包含多晶立方氮化硼層和碳化鎢層；圖4是無涂層車絲工具一部分的頂視示意圖，其展示出多晶立方氮化硼刀坯的選定尺寸；圖5是圖4的無涂層刀具側視圖，其展示出多晶立方氮化硼刀坯的選定尺寸；圖5A是圖4中的無涂層刀具的側視示意圖，其展示出在材料去除期間將出現(xiàn)的溫度梯度；圖6是無涂層車絲工具一角的橫截面視圖，其中，PcBN刀坯包括一塊PcBN材料；圖7是無涂層開槽工具的等比例視圖，其中，所述工具的幾何形狀具有TOP NOTCH(TOP NOTCH為Kennametal Inc.of Latrobe，Pennsylvania USA注冊商標)的型式；以及，
圖8是一種無涂層車絲工具的等比例視圖，其中，所述工具的幾何形狀具有TOP NOTCH(TOP NOTCH為Kennametal Inc.of Latrobe，Pennsylvania USA注冊商標)的型式。
發(fā)明詳述參照附圖，圖1和2說明的是一般標記為刀具20的無涂層刀具的一個實施方案。刀具20包括存在槽口或凹槽24的刀體22。刀體22可以采用多種材料制造，但是一種優(yōu)選材料是鈷粘結碳化鎢。槽口24位于刀體22的一個棱角處，但是，應該意識到槽口可以位于與之相對的棱角或者刀體22的所有四個棱角處。
多晶立方氮化硼(PcBN)刀坯25在槽口24內被釬焊在刀體22上。PcBN刀坯25包括其上存在多晶立方氮化硼層27的碳化鎢鈷支撐體26。盡管此后將給出PcBN的具體組成，但是，典型的PcBN材料是立方氮化硼與另一種材料如碳化鈦或鈷或某些其他合適粘結劑材料的混合物。釬焊接頭28位于刀體22與PcBN刀坯25的連接處。如上所述，本發(fā)明的一個目標是提供使用釬焊的超硬刀坯的無涂層刀具，其中，刀體與PcBN刀坯之間的釬焊接頭能夠承受在材料去除操作期間所產生的熱。一種實現(xiàn)這一目標的途徑是使用高溫釬焊合金。為此，一種本申請可接受的釬焊合金是液相線溫度(即合金完全處于液態(tài)的最低溫度)至少約900℃的高溫釬焊合金。例如表1所示的釬焊合金是合適的高溫釬焊合金。
參照圖3，所示出的是一般標記為40的無涂層刀具的另一個實施方案。刀具40是車絲工具的一個實例。刀具40包括具有凹槽44和孔45的刀體42。與前面對刀具20的刀體22的討論相同，刀體42可以采用包括鈷粘結碳化鎢在內的多種材料制造。多晶立方氮化硼刀坯46被釬焊在槽口44內。PcBN刀坯46包括PcBN層48和硬質合金(例如鈷粘結碳化鎢)支撐體50。PcBN刀坯46具有前刀面52和側刀面54。前刀面52與側刀面(flank surface)54相交形成切削刃56。
與圖1和2中的刀具20相似，PcBN層的組成可以根據具體應用加以改變。PcBN層的一個具體組成是KD050，其中，KD050的組成中約含50％(體積)的立方氮化硼和約50％(體積)的碳化鈦。KD120是PcBN層的另一個具體組成，其中，該組成中約含88％(體積)的立方氮化硼和約12％(體積)的鈷。支撐體50根據應用場合也可以包含多種組成中的任何一種。如上所述，支撐體50常用的一種材料是鈷粘結碳化鎢。
參照圖4和5，所示出的是一般標記為66的車絲工具中的PcBN刀坯60釬焊到刀體64凹槽62中的布置。PcBN刀坯60包括PcBN層68和一個鈷粘結碳化鎢支撐體70。在PcBN刀坯60與確定槽口62的刀體64的表面之間存在釬焊接頭63。PcBN刀坯60具有前刀面71和側刀面72。前刀面71與側刀面72相交形成切削刃73。
如上所述，本發(fā)明的一個目標是提供使用釬焊的超硬(如PcBN)刀坯的無涂層刀具，其中，刀體與PcBN刀坯之間的釬焊接頭能夠承受在材料去除操作期間所產生的熱。一種優(yōu)化釬焊接頭承受在切削操作期間存在于釬焊接頭處溫度的能力的方法是使釬焊接頭距PcBN刀坯(即切削刃)與工件材料接觸點的距離最佳。
PcBN刀坯的尺寸決定接觸點與釬焊接頭之間的距離。對于包括存在于鈷粘結碳化鎢支撐體上的PcBN層的超硬刀坯而言，基于通過接觸點與釬焊接頭之間的距離對釬焊接頭熱保護的程度與增大PcBN層尺寸或增大支撐體尺寸(或者同時增大PcBN層尺寸和支撐體尺寸)的成本之間的平衡，來選擇超硬刀坯的這些尺寸。當超硬刀坯為PcBN的整體塊時，則PcBN塊的尺寸(并且因此其成本)針對通過接觸點與釬焊接頭之間的距離對釬焊接頭熱保護程度進行平衡考慮。
圖5A是展示在材料去除操作期間所述刀具中將出現(xiàn)的溫度梯度線Tmax以及T1至T5的示意圖。最高溫度(Tmax)位于PcBN刀坯的切削刃與工件材料之間的接觸點處。溫度梯度線T1，T2，T3，T4和T5代表的是在距接觸點不同距離處的5個不同溫度。人們可意識到，當進一步遠離接觸點時，溫度下降。溫度梯度滿足如下關系T1＞T2＞T3＞T4＞T5。
釬焊接頭63包括PcBN刀坯與刀體中存在的凹槽之間的連接，其中，釬焊接頭有兩個主要部分。一個部分是在PcBN刀坯與凹槽的底面(或圖5A中的水平面)之間，而另一個部分則是在PcBN刀坯與背面(或圖5A中的垂直面)之間。這些溫度梯度線表明在靠近接觸點的位置，釬焊接頭63暴露在更高的溫度下，而且，當進一步遠離接觸點時，溫度下降。通過選擇影響相對于切削刃釬焊接頭的位置的PcBN刀坯的某些尺寸，人們可以選擇釬焊接頭處的溫度，或者至少向釬焊接頭提供某種程度的熱保護。對于包括支撐體和PcBN層的超硬刀坯而言，由于支撐體是超硬刀坯兩種組分中較便宜的組分，因此，通常增加支撐體的厚度。支撐體厚度增加的程度取決于切削溫度和特定釬焊合金的性能(例如液相線溫度和剪切強度)。支撐體應足夠厚，以使釬焊接頭處存在的溫度(在圖5A中大約是T5)低于釬焊合金的液相線溫度，并且，使釬焊合金擁有充分的剪切強度，以保持釬焊接頭的完整性，從而能夠抵抗施加在PcBN刀坯上的切削力作用將PcBN刀坯保留在刀體上。
在圖4和5所示的一個實施方案中，PcBN刀坯60的長度″a″為0.190英寸(4.82毫米)；PcBN層68的厚度″d″為0.030英寸(0.76毫米)；支撐體70的厚度″c″為0.160英寸(4.1毫米)；PcBN刀坯60的總厚度″b″為0.190英寸(4.83毫米)。超硬刀坯的桿臂長度為尺寸″e”，其為大約0.220英寸(5.59毫米)。
下面的表1示出的是可用于將多晶立方氮化硼刀坯釬焊到刀具刀體上的典型釬焊合金。
表1有用的高溫釬焊合金的實例
在上述表1中，剪切強度的單位是磅，其是通過將0.5英寸的方形碳化物釬焊在碳化物組件上并且對這些碳化物組件間的釬焊接頭(即碳化物-碳化物釬焊接頭)進行純剪切所獲得的實驗結果。對釬焊接頭連續(xù)加載直至失效，所給出結果是釬焊接頭失效時的載荷(單位磅)。
已采用上述釬焊合金制備刀具，其中，刀坯的PcBN層包括KD050組成或KD120組成。在實驗中，申請人已發(fā)現(xiàn)具有使用高溫釬焊合金的釬焊PcBN刀坯的這些刀具與具有使用低溫釬焊合金(即液相線溫度等于或低于675℃的合金)的釬焊PcBN刀坯的刀具相比，表現(xiàn)出改善的性能。按照這一情況，申請人已發(fā)現(xiàn)在硬車削硬鋼材如硬度約60RockweLL C的AISI D3工具鋼(其中淬火硬度可為約64-66 RockwellC，回火硬度可能約54-61 Rockwell C)時，所獲結果非常好。
由此后的討論可明顯看出，在某些情況下，申請人也預期同時使用液相線溫度范圍在約600到約650℃(或約750℃)的較低溫度的釬焊合金和具有釬焊超硬刀坯(該超硬刀坯的幾何特征可使刀體與超硬刀坯之間的釬焊接頭在材料去除操作期間不暴露在過高溫度下)的刀具。如前所述，PcBN刀坯的尺寸決定與工件材料的接觸點同釬焊接頭之間的距離，以便對釬焊接頭提供一定程度的熱保護。支撐體(或PcBN層)厚度的增加程度取決于切削溫度以及特定釬焊合金的性能。應該對這些尺寸進行選擇，以使釬焊接頭處存在的溫度低于釬焊合金的液相線溫度，這樣，釬焊合金擁有充分的剪切強度保持釬焊接頭的整體性，從而能夠抵抗將施加在PcBN刀坯上切削力的作用，使PcBN刀坯保留在刀體中。下面的表2列出了某些可用的示例性較低溫度的釬焊合金的性能。
表2可用的較低溫度的釬焊合金的實例
參照圖6，所示出的是一般標記為76的刀具的截面視圖。刀具76包括具有凹槽80的刀體78。使用釬焊合金將PcBN刀坯82釬焊到凹槽82中，結果在PcBN刀坯與確定凹槽80的表面之間形成釬焊接頭84。PcBN刀坯82包含單塊多晶立方氮化硼。這與支撐體上存在多晶立方氮化硼層的PcBN刀坯不同。PcBN刀坯82具有前刀面85和側刀面86。前刀面85和側刀面86相交形成切削刃87。
參照圖7，所示出的是具有使用釬焊合金釬焊到刀體中的PcBN刀坯92的開槽工具90。開槽工具90具有TOP NOTCH的幾何形狀，其中，TOP NOTCH為Kennametal Inc.of Latrobe，Pennsylvania USA注冊商標。
參照圖8，所示出的是具有使用釬焊合金釬焊到刀體中的PcBN刀坯98的車絲工具96。車絲工具96具有TOP NOTCH幾何形狀，其中，TOP NOTCH為Kennametal Inc.of Latrobe，Pennsylvania USA注冊商標。
當使用這些刀具(即車絲刀具)時獲得優(yōu)異結果的一種具體車絲方法是一種恒定體積車絲方法。在該方法中，進刀深度持續(xù)減小，這樣，對于每次進刀，從工件去除的材料的體積恒定。為了獲得這種恒定體積，可以采用每次走刀的進刀量公式累計深度＝起始切削深度(doc)×(走刀次序數(shù))1/2，以獲得每次走刀的切削深度。下面的表3給出了這種方法的一個實施例，其示出了開始四次進刀。必須按照計算確定另外的進刀量，以獲得0.0789英寸的外螺紋深度。
表3恒定體積車絲方法的示例性計算結果[8螺距外螺紋具有深度0.0789英寸]
恒定體積車削方法可以被描述為在使用無涂層刀具對包括硬度約50-65 Rockwell C的鐵基合金的工件進行車絲操作中的一種去除材料的方法。該方法具有如下步驟提供包括具有凹槽的刀體的無涂層刀具，其中，使用液相線溫度至少約900℃的釬焊合金將超硬刀坯釬焊到凹槽中，形成釬焊接頭，其中所述釬焊合金選自于包括含鎳和金的鎳金釬焊合金，含銅和金的銅金釬焊合金，含金、銅和鎳的金銅鎳釬焊合金，含銀、鈦和銅的銀鈦銅釬焊合金以及含銀和鈀的銀鈀釬焊合金的組；并且，采用無涂層刀具對工件進行多次走刀，其中，每次走刀去除工件材料的體積量基本上等于前次走刀中的去除材料體積量。
盡管恒定體積車絲方法是一種優(yōu)選的車絲方法，但是，申請人設想一次或多次車絲走刀去除材料的體積量可以比按公式計算的值低，或者比前次走刀去除材料的體積量低。因此，該方法包括如下步驟采用無涂層刀具對工件進行多次走刀，其中，每次走刀去除工件材料的體積量基本上等于或低于前次走刀中從工件中去除的材料體積量。
申請人指出，存在一個由相同發(fā)明人在與本專利申請同樣日期提交的美國專利申請，該專利申請的名稱為“具有釬焊超硬刀坯的涂層刀具(COATED CUTTING TOOL USING BRAZED-IN SUPERHARD BLANK)”。
本文中通過引用并入此處指出的所有專利、專利申請、文章和其他文件?？紤]此處公開的本發(fā)明的說明書或實踐，本發(fā)明的其它實施方案對于本領域的專業(yè)人員將變得顯而易見。應該認為此處述及的說明書和任何實施例僅僅是說明性的，下面的權利要求表明了本發(fā)明的真實精神和范圍。
權利要求
1.一種無涂層刀具，其包括刀體，該刀體具有凹槽；多晶立方氮化硼刀坯，該刀坯通過使用釬焊合金被釬焊到凹槽中；以及液相線溫度至少約900℃的所述釬焊合金。
2.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含金和銅，并且，金含量為約30-60重量％，銅含量為約40-70重量％。
3.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金還包含鎳，并且，鎳含量為約2-7重量％。
4.根據權利要求3的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含為約35-40重量％金，約60-65重量％銅，約1-5重量％鎳。
5.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含為約30-40重量％金和60-70重量％銅。
6.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約50重量％金和50重量％銅。
7.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約37.5重量％金和62.5重量％銅。
8.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度為至少約1000℃。
9.根據權利要求1的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約90-98重量％銀和約2-10重量％鈀。
10.根據權利要求9的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約93-97重量％銀和約3-7重量％鈀。
11.一種無涂層刀具，包括刀體，該刀體具有凹槽；多晶立方氮化硼刀坯，該刀坯通過使用釬焊合金被釬焊到凹槽中；液相線溫度至少約940℃的所述釬焊合金，以及所述釬焊合金包含金和鎳，并且，金含量為約65-90重量％，鎳含量為約15-25重量％。
12.根據權利要求11的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金還包含鈀，并且，鈀含量為約5-15重量％。
13.根據權利要求12的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約65-75重量％金，約20-25重量％鎳，以及約5-10重量％鈀。
14.根據權利要求13的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約70重量％金，約22重量％鎳，以及約8重量％鈀。
15.根據權利要求12的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度為至少約1040℃。
16.根據權利要求11的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約80-85重量％金，約15-20重量％鎳。
17.一種無涂層刀具，其包括刀體，該刀體具有凹槽；多晶立方氮化硼刀坯，該刀坯通過使用釬焊合金被釬焊到凹槽中；液相線溫度至少約900℃的所述釬焊合金，以及所述釬焊合金包含銀、銅和鈦，并且，銀含量為約65-75重量％，銅含量為約20-30重量％，鈦含量為約2-6重量％。
18.根據權利要求17的無涂層刀具，其中，所述銀含量為約68-70重量％，所述銅含量為約26-28重量％，所述鈦含量為約4-5重量％。
19.一種用于在材料去除操作中從工件中去除材料的無涂層刀具，其中，所述無涂層刀具以選定切削深度對工件進行走刀，所述無涂層刀具包括刀體，該刀體具有凹槽；具有前刀面、切削刃和從切削刃延伸遠離的桿臂的多晶立方氮化硼刀坯；刀坯采用釬焊合金被釬焊到凹槽中，由此，在所述刀體與所述多晶立方氮化硼刀坯之間存在的釬焊接頭；液相線溫度至少約900℃的所述釬焊合金，其中，所述釬焊合金選自于包括含鎳和金的鎳金釬焊合金、含銅和金的銅金釬焊合金、含金和銅和鎳的金銅鎳釬焊合金、含銀和鈦和銅的銀鈦銅釬焊合金以及含銀和鈀的銀鈀釬焊合金的組；并且，所述釬焊接頭位于距所述多晶立方氮化硼刀坯的前刀面約1.5-4.9毫米處，所述桿臂長度至少約為切削深度1.7倍。
20.根據權利要求19的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約960℃，并且，所述釬焊合金包含金和銅，金含量為約30-60重量％，銅含量為約40-70重量％。
21.根據權利要求20的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金還包含鎳，并且，鎳含量為約2-7重量％。
22.根據權利要求19的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約50重量％金和約50重量％銅。
23.根據權利要求19的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約37.5重量％金和約62.5重量％銅。
24.根據權利要求19的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約940℃，并且，所述釬焊合金包含金和鎳，金含量為約65-90重量％，鎳含量為約15-25重量％。
25.根據權利要求24的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金還包含鈀，并且，鈀含量為約5-15重量％。
26.根據權利要求19的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約80-85重量％金，約15-20重量％鎳。
27.根據權利要求19的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約90-98重量％銀和約2-10重量％鈀。
28.根據權利要求27的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約93-97重量％銀和約3-7重量％鈀。
29.一種用于在材料去除操作中從工件中去除材料的無涂層刀具，所述無涂層刀具包括刀體，所述刀體具有凹槽；具有前刀面和切削刃的超硬刀坯，所述刀坯采用釬焊合金被釬焊到所述凹槽中，由此，在所述刀體與所述刀坯之間存在釬焊接頭，所述釬焊合金具有液相線溫度；所述超硬刀坯在材料去除操作期間切削工件，結果，切削力作用于所述超硬刀坯上，并且在所述超硬刀坯的切削處產生熱；所述釬焊接頭位于距切削刃選定距離處，這樣，所述釬焊接頭處的溫度低于所述釬焊合金的液相線溫度，因此，所述釬焊接頭在材料去除操作期間具有充分的剪切強度將所述超硬刀坯保持在所述凹槽中。
30.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述超硬刀坯包括多晶立方氮化硼刀坯。
31.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述超硬刀坯包括多晶金剛石刀坯。
32.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約950℃，并且，所述釬焊合金包含金和銅，金含量為約30-60重量％，銅含量為約40-70重量％。
33.根據權利要求32的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金還包含鎳，并且，鎳含量為約2-7重量％。
34.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約50重量％金和約50重量％銅。
35.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含為約37.5重量％金和約62.5重量％銅。
36.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約950℃，并且，所述釬焊合金包含金和鎳，金含量為約65-90重量％，鎳含量為約15-25重量％。
37.根據權利要求36的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金還包含鈀，并且，鈀含量為約5-15重量％。
38.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約80-85重量％金，約15-20重量％鎳。
39.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約900℃，并且，釬焊合金包含銀、銅和鈦，銀含量為約65-75重量％，銅含量為約20-30重量％，鈦含量為約2-6重量％。
40.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約950℃，并且，包含約90-98重量％銀和約2-10重量％鈀。
41.根據權利要求40的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金包含約93-97重量％銀和約3-7重量％鈀。
42.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約600℃，并且，所述釬焊合金包含約40-50重量％金、10-20重量％銅、10-20重量％鋅和約20-30重量％鎘。
43.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約600℃，并且，所述釬焊合金包含約45重量％金、約15重量％銅、約16重量％鋅和約24重量％鎘。
44.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約640℃，并且，釬焊合金包含約50-60重量％金、約15-30重量％銅、約10-20重量％鋅和約2-8重量％錫。
45.根據權利要求29的無涂層刀具，其中，所述釬焊合金的液相線溫度至少約640℃，并且，所述釬焊合金包含約56重量％金、約22重量％銅、約17重量％鋅和約5重量％錫。
46.一種在車絲操作中使用無涂層刀具從工件中去除材料的方法，所述工件包括硬度約50-65 Rockwell C的鐵基合金，所述方法包括提供包括具有凹槽的刀體的無涂層刀具，其中，采用釬焊合金將超硬刀坯釬焊到所述凹槽中，形成釬焊接頭，其中所述釬焊合金的液相線溫度至少約900℃，所述釬焊合金選自于包括含鎳和金的鎳金釬焊合金，含銅和金的銅金釬焊合金，含金、銅和鎳的金銅鎳釬焊合金，含銀、鈦和銅的銀鈦銅釬焊合金以及含銀和鈀的銀鈀釬焊合金的組；并且，采用所述無涂層刀具對所述工件進行多次走刀，其中，每次走刀去除工件材料的量基本上等于或少于前次走刀中的去除材料量。
47.根據權利要求46的方法，其中，所述走刀步驟包括采用所述無涂層刀具對所述工件進行多次走刀，其中，每次走刀去除工件材料的量基本上等于前次走刀中的去除材料量。
全文摘要
無涂層刀具(66)包括具有凹槽(62)的刀體(64)。多晶立方氮化硼刀坯(60)刀具具有切削頭(73)。使用釬焊合金將刀坯(60)釬焊到凹槽(62)中，由此，在刀體(64)與多晶立方氮化硼刀坯(60)之間存在釬焊接頭(63)。釬焊合金的液相線溫度至少約900℃，其中，釬焊合金選自于含鎳和金的鎳金釬焊合金，含銅和金的銅金釬焊合金，含銀和鈦的銀鈦釬焊合金以及含銀和鈀的銀鈀釬焊合金。
文檔編號B23P5/00GK1805820SQ200480016842
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權日2003年6月17日
發(fā)明者E·J·奧里斯, A·S·小蓋茨, K·R·雷納, W·M·亞歷山大四世, J-P·熱南 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司