CN1272455C - 机床刀具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

用于机床的刀具具有基体(10)和切割覆层(12)，切割覆层具有粘结材料(14)，在一个烧结过程中将切割体(16)、尤其是金刚石与粘结材料可靠地粘结在一起。建议，一个切割体(16)至少由一个包围层(18)所包围，所述包围层在烧结过程期间保护切割体(16)。

Description

机床刀具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种机床刀具，该刀具具有一个基体和一个切割覆层，切割覆层具有粘结材料，在一个烧结过程中将磨蚀切割体、尤其是金刚石与粘结材料可靠地粘结在一起。
背景技术
已知一种用于切削硬材料、尤其是石头、混凝土或墙体的金刚石切割圆盘，该切割圆盘具有一个基体，在基体上涂覆切割覆层。切割覆层由一种粘结材料和磨蚀切割体或金刚石组成，切割体在一个热压烧结过程中与粘结材料结合。
发明内容
本发明旨在提出一种机床刀具，该刀具具有一个基体和一个切割覆层，切割覆层具有粘结材料，在一个烧结过程中将切割体、尤其是金刚石与粘结材料可靠地粘结在一起，由此防止切割体损毁并提高切割体的使用寿命。本发明还提出一种制造机床刀具的方法。
上述目的的技术解决方案在于一种用于机床的刀具，它具有一个基体和一个切割覆层，该切割覆层具有粘结材料，在一个烧结过程中将磨蚀切割体与粘结材料可靠地粘结在一起，其中，至少一个切割体由一个包围层所包围，所述包围层在烧结过程期间保护所述切割体，所述包围层的一种不反应的材料与切割覆层的粘结材料进行烧结，用于将切割体固定在切割覆层中。
本发明建议至少一个切割体由一个包围层所包围，包围层在烧结过程期间保护切割体。包围层可以具有0.001mm至0.05mm的厚度。这可以实现有效地保护并且尤其可以防止一种所谓的石墨化，即含碳的切割体与粘结材料在约600℃至1200℃的烧结过程期间发生的化学反应。可以防止与此相关的切割体损毁并可以提高切割体的使用寿命。为此切割体可以通过包围层嵌入价廉而经济的粘结材料，否则可能损毁切割体。
刀具可以有利地在600℃至1200℃的烧结过程中生产。烧结可以通过比热压工艺烧结过程更低的费用并且更高的温度进行。如同对于热压所要求的那样，可能放弃一种形式。而具有包围层的切割体可以用于所有的烧结方法，例如热压、自由烧结等。
包围层特别有利地具有至少一种与切割体反应的基本材料成分并具有至少一种不反应的材料成分。在烧结过程期间可以通过不反应的材料实现对切割体的有利保护并且同时可以通过基本材料产生对于切割体的有利连接并通过不反应的材料产生对于粘结材料的有利连接。但是在原理上也可以设想，包围层只由不反应材料组成，由此可以特别有利地保护切割体。
如果基本材料是元素周期表序列IVb，Vb，VIb的一种金属或一种合金，则可以实现一种特别有利的切割体、尤其是金刚石在包围层中的锚定。在碳(C)与来自元素周期表序列IVb，Vb，VIb的金属材料之间可以实现一种有利的化学连接。
此外建议，包围层具有比反应材料更多的不反应材料，由此特别是在600℃至1200℃的烧结过程中可以实现一种可靠的保护。特别适合作为不反应材料的是元素周期表序列Ib，IIb，VIIIb，IIIa，IVa的金属或金属合金。通过所引用的不反应金属可以在包围层与切割覆层的粘结材料之间实现可靠的连接并实现有利的保护。
通过包围层可以得到特别有利的结果，这种包围层涉及到大约10-30％Cr，50-70％Ni和10-30％Cu或40-60％Cu和1-15％Ti的反应材料和不反应材料。
专业人员可以寻找到不同的、适合的金刚石，例如天然金刚石、多晶金刚石或合成金刚石。此外也可以采用其它的对于专业人员有意义的含碳切割体，例如碳化钨(WC)或碳化硅(SiC)等。
为了实现可通用的刀具，将不同的切割体相互组合是有利的，例如将金刚石与立方碳化硼(CBN)和/或与碳化钨(WC)等相互组合，由此可以将使用领域扩展到钢材或钢筋混凝土。在此切割体可以是一种确定的形式，尤其是金刚石，分别通过包围层所包围，所有切割体可以通过同样的包围层包围，或者不同的切割体可以通过不同的包围层包围。
此外按照本发明刀具的生产可以经济而简单地实现，过程是：
—将各种粉末状金属组分进行混合，
—将粉末状组分和磨蚀切割体分别称重，
—准备好粘结剂，
—将金属组分、磨蚀切割体或粘结剂混合并加工成颗粒，
—将颗粒与构成切割覆层粘结材料的粉末进行混合，
—将颗粒与粉末的混合物压制成湿坯，
—在烧结时磨蚀切割体、包围层和粘结材料通过扩散和/或通过化学反应和/或通过液态烧结结合在一起。
但是除了粒化工艺以外也可以设想其它的、对于专业人员有意义的方法来进行覆层或加工磨蚀切割体的包围层，例如PVD工艺(物理汽相淀积)，CVD工艺(化学汽相淀积)等。
按照本发明的解决方案可以用来作为对于不同的、对于专业人员有意义的含有磨蚀切割体的刀具，例如钻头、磨削刀具和特别是切割圆盘。
附图说明
通过下面对附图的描述给出其它优点。在附图中示出本发明的实施例。专业人员也将根据目的仔细考虑这些特征并概括成有意义的其它组合。
附图中：
图1为按照本发明的切割圆盘，
图2为图1中沿着II-II剖切线截面的放大图，
图3为图2中III的放大截面图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的一个未详细示出切割磨床的金刚石切割圆盘20，其具有一个基体10和各扇形段22。扇形段22具有一个含有一种粘结材料14的切割覆层12，在一个自由烧结过程中将磨蚀切割体16、甚至多晶金刚石可靠地掺进粘结材料里面。
按照本发明切割体16分别包有包围层18，包围层在烧结期间保护切割体16。(见图2和3)。
包围层18具有一种与切割体16反应的基本材料组分和一种不反应的材料组分。反应的和不反应的材料构成一种Cr-Ni-Cu合金，其中Cr构成基本材料而Ni以及Cu构成不反应材料。各金属组分以粉末状混合。接着将混合的金属组分和金刚石16以所需量称重。
由一种塑料粉末和一种异丙醇构成的粘结剂被搅拌成一种溶液。接着将糨糊状的粘结剂、金属组分和切割体16进行混合并在粒化机中加工成颗粒。在此颗粒的大小为0.1mm至0.7mm之间，其中切割体16的包围层18的厚度为0.001mm至0.05mm。
加工出来的颗粒和构成切割覆层12粘结材料14的金属粉末被混合在一起并压制成湿坯，接着将湿坯在600℃至1200℃的自由烧结过程中烧结。作为粘结材料14尤其可以采用元素周期表序列Ib，VIb，VIIIb中的元素或由这些元素组成的合金。
基本材料与切割体16进行化学反应并与切割体结合。不反应的材料保护切割体16并且一方面尽可能地防止切割体16由于基本材料而分解，另一方面将不反应材料与切割覆层12的粘结材料14进行烧结并将切割体16在粘结材料14或切割覆层12中固定。
包围层18、切割体16和粘结材料14在烧结过程之后通过扩散相互可靠连接。

Claims (10)

1.用于机床的刀具，具有一个基体(10)和一个切割覆层(12)，切割覆层具有粘结材料(14)，在一个烧结过程中将磨蚀切割体(16)与粘结材料可靠地粘结在一起，其中，至少一个切割体(16)由一个包围层(18)所包围，所述包围层在烧结过程期间保护所述切割体(16)，其特征在于，所述包围层(18)的一种不反应的材料与切割覆层(12)的粘结材料(14)进行烧结，用于将切割体(16)固定在切割覆层(12)中。
2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述烧结过程为自由烧结过程。
3.如权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，所述包围层(18)具有至少一种与切割体(16)反应的基本材料成分并具有至少一种不反应的材料成分，所述基本材料是元素周期表序列IVb，Vb，VIb中的一种金属或一种合金。
4.如权利要求3所述的刀具，其特征在于，所述包围层(18)的选自元素周期表序列Ib，IIb，VIIIb，IIIa，IVa中的不反应材料比选自元素周期表序列IVb，Vb，VIb中的一种金属或一种合金的反应材料更多。
5.如权利要求4所述的刀具，其特征在于，所述不反应的材料为选自元素周期表序列Ib，IIb，VIIIb，IIIa，IVa中的一种金属或一种金属合金。
6.如权利要求5所述的刀具，其特征在于，所述包围层(18)的反应材料和不反应材料具有10-30％Cr，50-70％Ni和10-30％Cu。
7.如权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，至少各切割体(16)是至少含碳的。
8.如权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，不同的磨蚀切割体(16)相互组合。
9.如权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，所述切割体(16)是金刚石。
10.用于制造如上述权利要求中任一项所述刀具的方法，其特征在于，
-将各种粉末状金属组分进行混合，
-将粉末状组分和磨蚀切割体(16)分别称重，
-准备好粘结剂，
-将金属组分、磨蚀切割体(16)或粘结剂混合并加工成颗粒，
-将颗粒与构成切割覆层(12)粘结材料(14)的粉末进行混合，
-将颗粒与粉末的混合物压制成湿坯，
-在烧结时磨蚀切割体(16)、包围层(18)和切割覆层(12)的粘结材料(14)通过扩散和/或通过化学反应结合在一起。
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