CN102770236A - 具有不同切削元件的复合式切削/磨铣工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种切削/磨铣工具包括：工具体；工具体的切削端；第一组切削元件，其具有基本相同的形态并设置在工具体的切削端上；以及，第二组切削元件，其形态与第一组切削元件不同，第二组切削元件之间的形态基本相互相同，第二组切削元件与第一组切削元件交错布置在工具体的切削端上。

Description

具有不同切削元件的复合式切削/磨铣工具及其制造方法
交叉参考
本申请请求享有美国专利申请序列12/709,930号的申请日的权益，该美国专利申请于2010年2月22日申请，名称为“具有不同切削元件的复合式切削/磨铣工具及其制造方法”。
背景技术
切削和磨铣工具在钻井和完井行业是成熟的。顶端镶有硬质合金碎料的切削和磨铣工具至少追溯到1945年且其效率高，因而在本领域被普遍使用。在该领域中的有效使用中已证实了这类工具的商业使用寿命长。尽管现在仍在使用硬质合金碎料，以后很可能将继续使用，但是本领域不断地取得了良好改进。
发明内容
一种切削/磨铣工具包括：工具体；工具体的切削端；第一组切削元件，其具有基本相同的形态并设置在工具体的切削端上；以及，第二组切削元件，其形态与第一组切削元件不同，第二组切削元件之间的形态基本相互相同，第二组切削元件与第一组切削元件在工具体的切削端上交错布置。
一种制造切削/磨铣工具的方法，包括：选择形态和尺寸一致的第一组切削元件；选择形态和尺寸一致的第二组切削元件；以及，将每组切削元件固定到工具的切削端上。
附图说明
现在参照附图，图中类似元件用类似标记表示，附图如下：
图1是切削或磨铣工具的端视图，示出了具有不同属性的多个切削元件；
图2是用于复合式切削/磨铣工具中的铸造硬质合金切削元件的透视图；
图3是用于复合式切削工具中的另一种铸造硬质合金切削元件的视图；
图4是用于复合式切削工具中的再一种铸造硬质合金切削元件的视图；以及
图5是用于复合式切削工具中的又一种铸造硬质合金切削元件的视图。
具体实施方式
参照图1，示出了复合式切削工具10的一个实施例。工具10包括具有切削端12的工具体11，在所述切削端上设置有多个切削元件14a和14b（参见图2和3）。元件14（总体称谓）包含两组或多组一致的形态。另外，一种或更多种不同形态的元件也可以是尺寸不同以及硬度不同。具有类似形态和尺寸的每个元件基本上彼此相同。但是，应该理解：在所有实施例中，至少两组切削元件至少在形态上不同，而每组中的各元件形态是一致的。（一组元件中的）类似元件均具有相同硬度或不同硬度。如果某特定元件具有特定形态和/或尺寸，那么与该元件类似的所有元件将基本上与该元件相同。另外一种形态和/或尺寸的元件同样也基本上彼此相同。另外请注意：元件的形态可以复制成不同尺寸，但是尺寸和形态不同的元件将构成元件的各自组，从而使任何特定组中的元件保持一致。
为了如上所述那样获得一致性，可以在任何合适的加工过程（该加工过程中避免出现随意加工）中预成型切削元件。在本发明的一个重复加工过程中，所有元件均为铸造元件以保证它们的形态一致，即为形态相互相同。用于元件的一种复合材料是具有钴粘合剂的烧结硬质合金（sintered carbide）材料。对于本领域的普通技术人员来说该材料是熟悉的。
在图1所示的具体实施例中，形态分别一致的两组元件14布置在工具的切削端12的表面上。在所示的实施例中，一组元件14a的形态如图2所示，而第二组元件14b的形态如图3所示。本申请人已发现这种结构可以提高切削/磨铣性能。通过使用媒质将多个元件14中的每个元件固定到工具体11上，该媒介能将元件14粘结就位且能承受得住在井下环境中进行切削/磨铣操作的严酷条件。在一个实施例中，该媒介材料是铜镍焊材。
在另一个实施例中，元件14设置在切削端12上，以使多个元件中硬度更高的元件靠近切削端12的外围20布置，而所述多个元件中硬度更低的元件设置在切削端12上更靠近该工具的轴线22。这对切削效率是有益的，这是因为例如磨铣封隔器时，切削端12的外围接触封隔器的卡瓦，而卡瓦比封隔器其他部分更硬。由于工具10外围处硬度更高的元件的磨损特性更适于磨铣卡瓦，同时切削元件不会过早钝化，因此提高了切削效率。
如上所提到的，元件14的各组的尺寸可不同。这有助于提高工具10的使用寿命，这是由于尺寸更小的元件组与尺寸更大的元件组交错布置，从而减小了正被磨铣的表面接触用于固定的材料的可能性。本领域的普通技术人员将意识到：用于固定的材料如铜镍焊材承受切削/磨铣操作过程中固有的大剪切应力时，该用于固定的材料变得相对不稳定。因而，减小潜在施加给该用于固定的材料的剪切力是有益的。
由于元件14的一致的形态及尺寸原因，与过去相比，显然工具尺寸会更精确且更容易重复加工。这说明在该领域可降低制造成本、提高矫正的成功率。如文中所述，用于制造切削/磨铣工具的方法包括选择至少两组分别具有一致形态和尺寸的元件。这些元件然后通过用于固定的材料借助于钎焊而附接到工具体11上，所述用于固定的材料例如是铜镍焊材。在某些实施例中，该方法还包括定位元件组中的各组形态元件，使硬度更大的形态元件组比其他形态元件组更靠近工具10的外围。
参照图4和5，示出了其他形态的切削元件14c和14d。在所需的特定工具中，这些形态可替代图2和3所示形态，或与图2和3所示形态组合使用。但是，至少有两组形态基本类似的切削元件附接到工具体11上。
尽管已经图示和描述了一个或更多个实施例，但是在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以对这些实施例进行改动或变换。因而，可理解为：已经阐释性而非限制性地描述了本发明。

Claims (14)

1.一种切削/磨铣工具，包括：
工具体；
工具体的切削端；
第一组切削元件，其具有基本相同的形态并设置在工具体的切削端上；和
第二组切削元件，该第二组切削元件的形态与第一组切削元件不同，第二组切削元件之间的形态基本相互相同，第二组切削元件与第一组切削元件在工具体的切削端上交错布置。
2.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中切削元件是铸件。
3.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中第一组切削元件的形态如图2所示。
4.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中第二组切削元件的形态如图3所示。
5.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中第一组切削元件的硬度一致。
6.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中第一组切削元件的硬度不一致。
7.根据权利要求6的切削/磨铣工具，其中所述硬度不一致即为两种硬度，两种硬度中硬度更大的元件靠近工具外围布置。
8.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中在工具的切削端上设置另外的一组或更多组切削元件。
9.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中第一组切削元件和第二组切削元件的尺寸互不相同。
10.根据权利要求1的切削/磨铣工具，其中第一组切削元件和第二组切削元件的硬度互不相同。
11.一种制造切削/磨铣工具的方法，包括：
选择第一组形态和尺寸一致的切削元件；
选择第二组形态和尺寸一致的切削元件；以及
将每组切削元件固定到工具的切削端上。
12.根据权利要求11的制造切削/磨铣工具的方法，其中，该方法还包括在固定过程中分别定位第一组切削元件或第二组切削元件中的一组或更多组中的各元件，使硬度相对高的元件靠近工具外围。
13.根据权利要求11的制造切削/磨铣工具的方法，其中，该方法包括选择另外一组或更多组切削元件而固定到工具上。
14.根据权利要求11的制造切削/磨铣工具的方法，其中，第二组元件的尺寸与第一组元件的尺寸不同。
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