DE69911967T2

DE69911967T2 - Schleifkörper

Info

Publication number: DE69911967T2
Application number: DE69911967T
Authority: DE
Inventors: Klaus Tank; Roy Derrick Achilles
Original assignee: Element Six Pty Ltd
Current assignee: Element Six Pty Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: WO2000001918A1; DE69911967D1; US6733378B1; US6527633B1; AU4639599A; EP1095202A1; EP1095203A1; EP1095202B1; EP1095203B1; DE69922204D1; AU4639699A; WO2000001917A1; DE69922204T2

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schleifkörper und insbesondere einen Schleifkörper, der als Werkzeugeinsatzteil verwendet werden kann.
Verbundschleifpresskörper sind Produkte, die in großem Umfang als Einsatzteile für Schleifwerkzeuge wie z. B. Bohrkronen verwendet werden. Solche Verbundschleifpresskörper umfassen eine Schleifpresskörperschicht, die an ein Sinterkarbid-Trägermaterial gebunden ist. Der Schleifpresskörper ist typischerweise ein Schleifpresskörper aus Diamant, auch bekannt als polykristalliner Diamant oder PCD, oder ein Presskörper aus kubischem Bornitrid, auch bekannt als polykristallines CBN oder PCBN.
Verbundschleifpresskörper werden unter erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen hergestellt, z. B. Synthesebedingungen für Diamant oder kubisches Bornitrid.
Wie bekannt ist, enthalten PCD-Verbundpresskörper als Folge der bei ihrer Herstellung verwendeten Hochtemperatur/Hochdruck-Bedingungen erhebliche Eigenspannungen. Außerdem können Verfahren zum Einbau solcher Presskörper in Bohrkronen, z. B. Presspassen oder Löten, die Spannungsverteilungen in den Presskörpern ändern. Zusätzliche Spannungen werden auf die Presskörper während ihrer Verwendung bei Anwendungen wie z. B. Bohren ausgeübt. Spannungen können in die Grenzfläche zwischen der Schleifpresskörperschicht und dem Sinterkarbid-Trägermaterial eingeführt werden. Diese Spannungen können verringert oder verändert werden, indem eine Aussparung bereitgestellt wird, die sich von der Presskörper/Karbid-Grenzfläche in das Sinterkarbid-Trägermate rial erstreckt und die mit dem Schleifpresskörper gefüllt ist. Im Stand der Technik hat die Aussparung verschiedene Formen angenommen, wie z. B. eine Vielzahl von konzentrischen Ringen, eine V-förmige Aussparung, eine kreuzförmige Aussparung und eine Aussparung, die eine Anzahl von Stufen enthält. Ein Zweck bei den meisten dieser Ausführungsformen ist, die Schneide zu verstärken und zu unterstützen, indem Gesamtsteifigkeit für die Verbundpresskörper bereitgestellt wird.
United States Patent No. 5,472,376 beschreibt eine Werkzeugkomponente, umfassend eine Schleifpresskörperschicht, die entlang einer Grenzfläche an ein Sinterkarbid-Substrat gebunden ist. Eine Aussparung erstreckt sich von der Grenzfläche in das Substrat und ist mit Schleifpresskörper gefüllt. Die Aussparung hat einen gestuften Aufbau und ist gänzlich innerhalb des Karbid-Substrats lokalisiert.
EP 356097 beschreibt ein Werkzeugeinsatzteil, umfassend einen Schleifpresskörper, der an ein Sinterkarbid-Substrat gebunden ist. Der Schleifpresskörper ist in einer im Substrat geformten Aussparung lokalisiert. Der Schleifpresskörper hat eine obere Oberfläche, die eine Schneidkante für das Werkzeugeinsatzteil bereitstellt, eine zur Basis der Aussparung komplementäre untere Oberfläche und eine seitliche Oberfläche, die wenigstens teilweise in der Aussparung lokalisiert ist, wobei das Teilstück der in der Aussparung lokalisierten seitlichen Oberfläche komplementär zu der Seite der Aussparung ist. Die seitlichen Oberflächen können abgeschrägt sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schleifkörper zur Verwendung, z. B. als ein Werkzeugeinsatzteil, eine Schleifschicht, die entlang einer Grenzfläche an ein Substrat gebunden ist, und wenigstens einen Schleifvorsprung, der sich von der Grenzfläche in das Substrat erstreckt, wobei der Vorsprung in der Draufsicht im wesentlichen eine elliptische oder kreisförmige Form hat, und einen Querschnitt hat, der ein im wesentlichen flaches zentrales Teilstück und zu jeder Seite davon Oberflächen enthält, die sich zur Grenzfläche neigen.
Der Vorsprung kann vollständig innerhalb der äußeren Oberfläche des Körpers liegen oder kann einen damit übereinstimmenden Teil oder Abschnitt haben. Zwei oder mehr solcher Vorsprünge können bereitgestellt sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Aufsicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 der 1,
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 der 1,
4 ist eine Querschnittseitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
5 ist eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
6 ist ein Querschnitt entlang der Linie 6-6 der 5.
7 ist ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 der 5,
Beschreibung der Ausführungsformen
Der Schleifkörper kann verschiedene Formen haben, ist aber vorzugsweise gerade-kreisförmig zylindrisch.
Die Substratschicht wird typischerweise eine Sinterkarbid-Substratschicht sein. Der Sinterkarbid des Substrats kann jeder im Fachgebiet bekannte sein, wie gesinterter Titankarbid, gesinterter Wolframkarbid, gesinterter Tantalkarbid, gesinterter Molybdänkarbid, oder Mischungen davon. Wie bekannt ist, haben solche Sinterkarbide typischerweise einen Bindemittelanteil von 3 bis 30% der Masse. Das Metallbindemittel wird typischerweise Kobalt, Eisen oder Nickel sein, oder eine Legierung, die eines oder mehrere dieser Metalle enthält.
Die Schleifschicht wird im allgemeinen eine Schleifpresskörperschicht oder eine durch chemische Bedampfung (CVD) hergestellte Diamantschicht sein. Wenn die Schleifschicht eine Schleifpresskörperschicht ist, wird sie vorzugsweise eine Diamantpresskörperschicht oder eine Presskörperschicht aus kubischem Bornitrid sein.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf diese Figuren umfasst ein Schleifkörper eine Schleifpresskörperschicht 40, die entlang einer Grenzfläche 44 an ein Substrat 42 gebunden ist, insbesondere ein Sinterkarbid-Substrat. Die Oberfläche 46 der Schleifpresskörperschicht 40 stellt eine Schleifoberfläche für den Körper bereit, während die äußere Kante 48, entfernt von der Grenzfläche, eine Schneidkante bereitstellt.
Ein Schleifpresskörpervorsprung 50 erstreckt sich von der Grenzfläche 44 in das Substrat 42. Dieser Vorsprung hat in der Draufsicht im wesentlichen eine elliptische Form, wie der 1 entnommen werden kann. Außerdem stimmt eine Kantenoberfläche 52 mit einer seitlichen Oberfläche des Schleifkörpers überein. Bei Verwendung wird die äußere Kante 48 dieses übereinstimmenden Bereichs als Schneidkante verwendet.
Das Profil des Vorsprungs wird aus unterschiedlichen Richtungen von den 2 und 3 gezeigt. Aus diesen Figuren geht hervor, dass das Profil derart ist, dass es ein zentrales flaches Teilstück 56 und Oberflächen 58 gibt, die sich von diesem zentralen Teilstück 56 zu der Grenzfläche 44 neigen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf diese Figuren umfasst ein Schleifkörper eine Schleifpresskörperschicht 80, die entlang einer Grenzfläche 84 an ein Substrat 82 gebunden ist, insbesondere ein Sinterkarbid-Substrat. Die Oberfläche 86 der Schleifpresskörperschicht 80 stellt eine Schleifoberfläche für den Körper bereit, während die äußere Kante 88, entfernt von der Grenzfläche 84, eine Schneidkante bereitstellt.
Zwei Schleifpresskörpervorsprünge 90 erstrecken sich von der Grenzfläche 84 in das Substrat 82. Die Vorsprünge sind in der Draufsicht jeweils elliptisch in der Form, wie der 5 entnommen werden kann. Beide Vorsprünge liegen vollständig innerhalb der äußeren Oberfläche 92 des Schleifkörpers. Jeder Vorsprung weist eine elliptische flache Grundfläche 94 und Seiten 96 auf, die sich zu der Grenzfläche 84 neigen.
Die oben beschriebenen Schleifkörper können durch im Fachgebiet bekannte Verfahren hergestellt werden. Allgemein wird dies das Bereitstellen eines zylindrisch geformten Sinterkarbidkörpers umfassen, der eine Aussparung hat, um die notwendigen Komponenten zur Herstellung eines Schleifpresskörpers aufzunehmen, die an einem Ende desselben gebildet ist. Ein Beispiel eines solchen Körpers zur Herstellung eines Schleifkörpers der 1 bis 3, ist in 4 gezeigt. Unter Bezugnahme auf diese Figur hat ein Sinterkarbidkörper 60 eine gerade-kreisförmige zylindrische Form mit flachen Enden 62 und 64. Eine Aussparung 66 ist am Ende 62 bereitgestellt. Diese Aussparung wird mit den zur Herstellung eines Schleifpresskörpers notwendigen Komponenten gefüllt. Die so hergestellte nicht verbundene Anordnung wird in die Reaktionszone einer herkömmlichen Hochtemperatur/Hochdruck-Vorrichtung gebracht, um einen Schleifpresskörper der Komponenten zu bilden, der an den Körper 60 bindet. Der in den 1 bis 3 gezeigte Schleifkörper wird durch einfache Entfernung der Seiten des Körpers 60 hergestellt, wie durch die gepunkteten Linien gezeigt wird. Dennoch kann der verbundene Körper, der nach der Presskörperbildung und ohne Entfernung der Karbidseiten aus der Reaktionszone erhalten wird, selbst als Werkzeugeinsatzteil verwendet werden, und bildet eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In dieser Form des Einsatzteils wird die Kante 70 die Schneidkante bereitstellen. Diese Kante wird vorraussichtlich ziemlich schnell abgetragen, bis die Schleifpresskörperkante 72 erreicht ist. Anschliessend ist es diese Kante 72, die die Schneidkante für die Komponente bereitstellt.
Die Bereitstellung der Vorsprünge in den Schleifkörpern der Erfindung ergibt eine wirksame Verstärkung und Unterstützung der Schneidkante, indem Gesamtsteifigkeit für die Körper bereitgestellt wird. Außerdem werden die Schneidkanten bei Verwendung im allgemeinen in den Bereichen der Oberflächen 52 der Vorsprung für die Ausführungsform der 1 bis 3 und in dem Bereich 98 für die Ausführungsform der 5 bis 7 verwendet. Das in diesen Bereichen zusätzlich zur Verfügung stehende Schleifmaterial steigert die Wirksamkeit der Schleifwirkung des Körpers.

Claims

Schleifkörper, umfassend eine Schleifschicht (40), die entlang einer Grenzfläche (44) an ein Substrat (42) gebunden ist, und wenigstens einen Vorsprung (50), der sich von der Grenzfläche in das Substrat erstreckt, wobei der Vorsprung in der Draufsicht im wesentlichen eine elliptische oder kreisförmige Form aufweist, und ein Profil, der ein im wesentlichen flaches zentrales Teilstück (56) und verbindende Oberflächen (58) enthält, die das zentrale Teilstück mit der Grenzfläche verbinden und sich zur Grenzfläche neigen.
Schleifkörper nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung gänzlich innerhalb der äußeren Oberfläche des Körpers liegt.
Schleifkörper nach Anspruch 1, wobei ein Teilstück des Vorsprungs mit der äußeren Oberfläche des Körpers übereinstimmt.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr Vorsprünge bereitgestellt werden.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schleifschicht ausgewählt wird aus einem Schleifpresskörper und einer durch chemische Bedampfung hergestellten Diamantschicht.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein Sinterkarbid-Substrat ist.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine gerade-kreisförmige zylindrische Form hat.