專利名稱：制造帶有夾緊孔的刀片的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造多晶金剛石或立方氮化硼切削刀片的高壓/高溫(HP/HT)工藝。具體地說，本發(fā)明涉及在HP/HT工藝上的某種修改，從而使切削刀片的產品經濟性和夾緊的可能性得以改進。
金剛石是加工例如銅、鎂和鋁等各種有色合金的最好的刀具材料，而立方氮化硼(cBN)非常適合于高速加工硬化鋼、冷硬鑄鐵和鑄鐵。
進行這些加工的刀片被稱為PCD(多晶金剛石壓合體)或PcBN(多晶立方氮化硼壓合體)，這種刀片包括一個硬質合金體，其具有在上述高溫和高壓下施加的金剛石或cBN層，在該高溫和高壓下金剛石或cBN為一穩(wěn)定的相或者刀片在至少一個角部或沿一個通過釬焊被固定的邊緣上具有金剛石或cBN體。
加工這種刀片的方法在例如美國專利3,745,623、3,743,489、4,525,179、5,598,621、和5,676,496中進行了說明。
很多用于機加工的刀具在其中心都具有孔以保證刀具盡可能地夾緊到刀架上。對于釬焊的刀片，這可以通過將PCD/cBN尖端釬焊到已經具有一孔的一個主體上來實現(xiàn)。否則，該孔還要在以后加工出來，這樣做成本很高，因為這種加工通常涉及放電加工(EDM)。
美國專利申請08/601,631公開了一種制造帶有用于固定在刀架上的夾緊孔的切削刀片的方法，其中在一高溫和高壓的容器中，一超硬的磨料被燒結并同時被粘結到帶有一孔的燒結硬質合金體上。在燒結過程中，該孔被一個塞子塞住，在燒結后塞子被取出。塞子的材料可包括耐火材料、硬質合金、或由一耐火材料套筒圍繞的硬質合金。耐火材料最好為鈮。這種方法的缺點是耐火材料不能承受高壓和高溫從而在硬質合金刀片中產生裂紋。
根據本發(fā)明，孔的制造是通過提供一個具有一孔的硬質合金坯料來實現(xiàn)的。在HP/HT處理的過程中，該孔裝有一個由硬質合金組成的塞子。塞子和/或硬質合金具有一薄層耐火氧化物涂料。在HP/HT處理后，塞子很容易通過機械壓力取出，而坯料被磨制成最終的形狀和尺寸。


圖1是根據本發(fā)明改進的HP/HT單元的截面圖。
在這種類型的裝置中同時施加高壓和高溫的技術是現(xiàn)有技術所公知的?，F(xiàn)在參看圖1，HP/HT單元10裝配在受HP/HT條件控制的裝置中的空間內。該組件包括殼體11，該殼體包括圓柱形套筒12和屏蔽金屬蓋13，屏蔽金屬從包括Zr、Ti、Ta、Nb、和Mo的一組元素中選擇。
燒結和涂有硬質合金的刀片坯料16位于杯12中，該坯料具有一孔。孔可以是圓柱形但也可以是其他的形狀，例如完全的或部分的錐形或者在一側或兩側有倒角。該孔中裝有一個塞子25，其具有與孔相同的幾何形狀。為了避免在塞子和硬質合金坯料之間出現(xiàn)不希望的燒結，塞子25上涂有一層薄的Al2O3層20，但也可在硬質合金坯料上涂一層薄的Al2O3層以避免在硬質合金和單元的耐火材料之間發(fā)生不希望的表面反應。該薄Al2O3層為1-10μm，優(yōu)選為2-8μm，最好約5μm厚。優(yōu)選地，塞子和硬質合金坯料均被涂覆。優(yōu)選地，塞子包括硬質合金，其成分基本上與硬質合金坯料16的成分相同。
包含金剛石或cBN粉末的一混合物被填充到單元內例如形成一頂層14或填充到如美國專利5,598,621和5,676,426中公開的凹槽內，或采用其他需要的方式。單元被封閉并被置于HP/HT裝置中。壓力和溫度被增加到使金剛石或cBN穩(wěn)定足夠長時間的程度，從而使燒結發(fā)生。然后，該填料被允許在壓力下短時間冷卻，并在減壓后重新獲得壓合體。
塞子可通過施加機械壓力取出。最后，壓合體被磨成所需要的最終的尺寸和形狀，例如圓形、三角形或方形。
本發(fā)明已經參照帶孔刀片的制造進行了描述。很顯然，該方法也可被應用到其他情況，即在HP/HT處理過程中一起燒結兩個或多個硬質合金部分，或者在高壓單元組件中的部件之間的其他表面反應被避免。作為Al2O3的替代，也可使用象Y2O3、ZrO2的耐火氧化物。
實例制備一個硬質合金圓柱形盤，其成分為WC+重量百分比為16％的Co，直徑約22mm，厚度6mm，其具有直徑為4mm的圓錐形中心孔，沿著盤周圍表面等距地分布著四個凹槽。凹槽具有基本上半圓形的橫截面，其直徑約4mm。硬質合金盤被置于一鈮制杯中，一塞子被擠入盤的孔中，該硬質合金塞子直徑為5mm，成分為WC+重量百分比為16％的Co，其涂有一個5μm的Al2O3層。凹槽被一個cBN粉末混合物填充，其成分相當于兆金剛石工業(yè)等級(Megadiamond Commercial Grade)MN50，然后容器被密封并根據在美國專利5,115,697中描述的工藝進行高溫和高壓處理。在冷卻后，獲得了壓合體。通過施加輕微的機械壓力，塞子被取出。盤然后被磨成刀片，型號WNGA 080408，其中心孔可被緊固地夾緊在刀架上。
權利要求
1.一種在高溫和高壓的條件下(HP/HT處理)的一容器內將超硬磨料燒結并同時粘結到一硬質合金體上的方法，從而所述硬質合金體與至少一個其他的硬質合金體接觸，該其他硬質合金體在燒結后被移去，其特征在于，在高壓/高溫處理過程中，彼此接觸的至少一個表面上涂有厚度為1-10μm耐火氧化物層。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，要裝備超硬磨料的所述硬質合金是一個切削刀片坯料，其帶有用于夾緊到刀架上的孔，所述至少一個其他的硬質合金體是在燒結過程中填充所述孔的一個硬質合金塞子，在燒結之后塞子被移去且所述坯料被磨制成具有最終形狀和尺寸的刀片。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，刀片坯料和塞子均被涂覆。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述塞子的硬質合金的成分基本上與切削刀片坯料的硬質合金成分相同。
5.根據前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述耐火氧化物為Al2O3、Y2O3、或ZrO2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在高溫和高壓下(HP/HT處理)的一容器內將超硬磨料燒結并同時粘結到一硬質合金體上的方法,所述硬質合金體與至少一個其他的硬質合金體接觸,該其他硬質合金體在燒結后被移去。在高壓/高溫處理過程中,彼此接觸的至少一個表面上涂有厚度為1—10μm耐火氧化物層。該方法特別應用于具有超硬磨料和用于夾緊到刀架上的孔的硬質合金切削刀片,硬質合金塞子在HP/HT處理中填充所述孔,燒結后塞子被移去。最好,刀片坯料和塞子均被涂覆。
文檔編號B22F3/14GK1268910SQ98806810
公開日2000年10月4日 申請日期1998年6月18日 優(yōu)先權日1997年7月8日
發(fā)明者彼得·利特克, 戴維·登博爾 申請人:桑德維克公司