[發(fā)明專利]磨削方法和磨料制品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280018778.4
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN103492126B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雅努什·哈伊杜克;詹姆斯·L·麥卡德爾
• 申請（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: B24D3/10
• 分類號: B24D3/10;B24D3/20;B24D11/04
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11112
• 代理人: 顧紅霞,彭會

背景技術(shù)

聚晶金剛石復(fù)合片（PDC）包括結(jié)合至碳化鎢基材的聚晶金剛石層。聚晶金剛石層提供高硬度和耐磨性，而碳化鎢層改進(jìn)復(fù)合材料的韌性。PDC通常用作用于鉆孔至地表以獲得天然資源的勘探鉆頭的切削刀頭。

具有金剛石磨粒的樹脂結(jié)合劑磨輪可用于將PDC研磨和精整至其最終指定尺寸。由于兩個相異硬度的材料的界面，PDC極難以研磨。由于聚晶金剛石層的極高硬度，在樹脂結(jié)合劑磨輪中的金剛石磨料極快鈍化。另外，碳化鎢基材承載磨輪，從而降低了研磨輪進(jìn)一步磨削聚晶金剛石層的能力。因此，樹脂結(jié)合劑磨輪必須用碳化硅石不時地修整，以降低或消除磨輪的碳化鎢負(fù)載，并暴露新的金剛石切削點。

發(fā)明內(nèi)容

為了改進(jìn)使用樹脂結(jié)合劑磨輪所進(jìn)行的PCD的磨削，希望減少或消除用碳化硅石不時修整樹脂結(jié)合劑磨輪的需要。減少或消除修整樹脂結(jié)合劑磨輪的需要而同時仍然獲得在PDC的聚晶金剛石層上的可接受的切削速率會改進(jìn)磨削操作的安全性和效率。如果樹脂結(jié)合劑磨輪在精整磨削PDC時不需要不時的修整，則磨輪操作者可運(yùn)行不止一個磨床。

因此，在一方面，本發(fā)明在于一種磨削方法，其包括：使聚晶金剛石復(fù)合片與磨輪接觸；所述磨輪包括金剛石、樹脂粘結(jié)劑，以及硬填料粒子和軟填料粒子的混合物；且其中基于體積計所述金剛石包含175%至225%的金剛石濃度，基于體積計所述樹脂粘結(jié)劑包含30%至40%，混合物中硬填料粒子與軟填料粒子的比例為85:15至15:85，且基于體積計硬填料粒子和軟填料粒子的混合物包含5%至30%。

在另一方面，本發(fā)明在于一種磨料制品，其包括：磨輪，所述磨輪包括金剛石、樹脂粘結(jié)劑，以及硬填料粒子和軟填料粒子的混合物；且其中基于體積計所述金剛石包含175%至225%的金剛石濃度，基于體積計所述樹脂粘結(jié)劑包含30%至40%，混合物中硬填料粒子與軟填料粒子的比例為85:15至15:85，且基于體積計硬填料粒子和軟填料粒子的混合物包含5%至30%。

附圖說明

在說明書和附圖中重復(fù)使用的參考標(biāo)號旨在表示本發(fā)明相同或類似的特征或元件。

圖1顯示了使用操作用以將PDC磨削至其最終直徑的樹脂結(jié)合劑磨輪的無心磨削過程。

圖2顯示了本發(fā)明的樹脂結(jié)合劑磨輪相對于具有不同修整頻率的對比樹脂結(jié)合劑磨輪的磨削結(jié)果。

定義

如本文所用，詞語“包含”、“具有”和“包括”的變型在法律上是等同的且開放式的。因此，除了列舉的元件、功能、步驟或限制之外，還可以有其他未列舉的元件、功能、步驟或限制。

具體實施方式

參見圖1，示出了無心磨機(jī)10。無心磨機(jī)包括樹脂結(jié)合劑磨輪12、調(diào)節(jié)輪14和用于保持兩個輪之間的PDC?18的支承件16。PDC包括結(jié)合至碳化鎢基材22的聚晶金剛石層20。PDC行進(jìn)通過兩個輪之間的磨削界面的速度受控于樹脂結(jié)合劑磨輪12的軸線與調(diào)節(jié)輪14的軸線之間的螺旋角α以及調(diào)節(jié)輪的旋轉(zhuǎn)速度。現(xiàn)有技術(shù)的樹脂結(jié)合劑磨輪需要使用碳化硅石不時地修整外表面26，以保持樹脂結(jié)合劑磨輪磨削聚晶金剛石層的能力。

為了減少或消除研磨PDC時外表面的修整，希望使樹脂結(jié)合劑磨輪表現(xiàn)類似于陶瓷結(jié)合的磨輪。這種效果可通過如下方式實現(xiàn)：使用極高的金剛石濃度，并同時包括硬填料粒子和軟填料粒子兩者以控制樹脂結(jié)合劑研磨輪的破損速率。這種樹脂結(jié)合劑磨輪將確保暴露輪中的新的金剛石粒子，并同時減少或消除使用過程中外表面的鈍化（glazing）。高濃度金剛石部分可為磨輪的外環(huán)面、磨輪的分段部分或整個磨輪。