[發明專利]切削方法

無效

• 申請號: 200680051983.5
• 申請日: 2006-12-12
• 公開（公告）號: CN101336145A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: C·J·比勒陀利烏斯;P·M·哈登;T·P·霍華德
• 申請（專利權）人: 六號元素（產品）（控股）公司
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23B27/14;B23D61/04;B27M1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張祖昌

背景技術

本發明涉及一種切削方法和在這種方法中所用的超硬刀具組件。

利用金剛石壓坯也稱為PCD和立方氮化硼壓坯也稱為PCBN的 超硬研磨切削元件或刀具組件在鉆孔、銑削、切削和其它這類研磨應 用中廣泛使用。元件或刀具組件通常包括一層結合到支承件上的PCD 或PCBN，所述支承件通常是硬質合金支承件。PCD或PCBN層可以 是鋒利的切削刃或刀口或是切削或研磨面。

金剛石研磨壓坯包括大量的金剛石顆粒，所述大量金剛石顆粒含 有基本上是金剛石與金剛石直接粘結的量。多晶金剛石通常具有第二 相，所述第二相含有金剛石催化劑/溶劑，比如鈷、鎳、鐵或者含一種 或多種這些金屬的合金。cBN壓坯通常也將含有粘結相，所述粘結相 通常是cBN催化劑或者含有這種催化劑，合適的粘結示例是鋁、堿金 屬、鈷、鎳、鎢等。

多晶金剛石(PCD)切削元件廣泛用于機械加工各種金屬和合金 以及高度耐磨的木質復合材料。汽車工業、宇航工業和木材加工工業 尤其是采用PCD而從其提供較高水平的生產率、精度和一致性得到好 處。鋁合金、雙金屬、銅合金、石墨增強塑料和金屬基復合材料是金 屬加工工業中典型的用PCD機械加工的材料。層壓鋪面板、水泥板、 刨花板、木屑板和膠合板是這類木制品的示例。PCD在石油鉆探工業 中還用作鉆體的鑲嵌物。

刀具由于逐漸磨損而失效的特征是在其工作面上產生磨損傷痕。 在刀具鑲嵌物上產生磨損傷痕的典型區域包括前刀面、側面和后緣， 并且磨損特點包括側面磨損、月牙洼磨損、DOC切口磨損和后緣切口 磨損。

為了用數字說明刀具表面上發生的磨損，采用許多參數。側面磨 損棱面(Land)是人所共知的刀具磨損特點。在許多情況下，側面磨 損棱面沿著主切削刃的筆直部分的中部具有相當均勻的寬度。側面磨 損棱面的寬度(VB_B最大)是合適的刀具磨損量度，并將預定的VB_B最大值看作是良好的刀具壽命標準[國際標準(ISO)3685，1993，具有單 刃車刀的刀具壽命試驗]。切削刀和溫度往往會隨著VB_B最大增加而升 高。還有較大發生振動的趨勢且有工件材料的表面光潔度質量下降。 在通常使用PCD和PCBN刀具的精加工應用中，側面磨損標準是： VB_B最大＝0.2-0.3mm。在通常只用硬質合金的精加工應用中，側面磨損 標準是0.6mm并更大。

為了使磨損限于PCD和PCBN層，目前市場銷售的PCD和PCBN 刀具全都有厚度大于0.2mm的燒結PCD/PCBN(硬層)。尤其是在PCD 的情況下，這些厚硬層使它們加工極難且價格昂貴。用來制造刀具的 典型方法是線放電加工(w-EDM)、放電研磨(EDG)、機械研磨、激 光切割、精研和拋光。包括PCBN、陶瓷、金屬陶瓷和硬質合金的刀 具通常用機械方法被研磨到最終ISO?1832技術要求，而包括PCD的 刀具是通過EDG或w-EDM生產的成品。

凡是用機械方法研磨的PCD元件，研磨操作的成本能高達元件成 本的80％。這是由于PCD比硬質合金堅硬得多，并因此更難以研磨 所致。另外還不能在用來研磨PCBN、硬質合金、含各種成分的金屬 陶瓷或陶瓷的同一研磨機上研磨PCD。PCD要求更堅硬的機器，并 且與PCBN、陶瓷和硬質合金一次能研磨4個隅角相比，PCD一次只 能研磨一個隅角。

伴隨著在現有硬質合金研磨機上不能研磨PCD的更高加工成本 是限制PCD深入傳統的硬質合金應用的主要障礙之一。終端用戶通常 規定伴隨某一周期時間的最小刀具壽命標準(通常是一班)，所述周期 時間視生產線的總速度而定。因為硬質合金只能在低切削速度下使用， 所以硬質合金刀具通常包括多個鑲嵌物。使用多個鑲嵌物使每個齒的 進刀或者切削載荷能保持相同狀況，同時提高必需的生產速度。然而， PCD和PCBN能在高得多的切削速度下使用，使其能在本體中使用較 少的鑲嵌物或者得到長得多的刀具壽命。因為硬質合金刀具的成本僅 約為PCD成本的10％，所以PCD的刀具壽命必定比硬質合金的刀具 壽命長10倍，以便證明使用PCD是合算的。這導致PCD刀具只用于 極嚴格和研磨的應用以及硬質合金刀具不能滿足最低刀具壽命標準的 大量應用。