DE69917958T2

DE69917958T2 - Schleifkörper

Info

Publication number: DE69917958T2
Application number: DE69917958T
Authority: DE
Inventors: Moosa Mahomed Lakefield Adia; Hendrik Jacobus Strubenvale Van Jaarsveldt
Original assignee: Element Six Pty Ltd
Current assignee: Element Six Pty Ltd
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: EP0941791B1; EP0941791A2; DE69917958D1; EP0941791A3; US6149695A

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Schleifkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Schleifkörper ist beispielsweise in der WO 92 15 427 offenbart.
Verbund-Pressschleifkörper sind Produkte, die vielseitig als Einsätze für Schleifwerkzeuge, beispielsweise Bohrer, verwendet werden. Derartige Verbund-Pressschleifkörper weisen eine Pressschleifschicht auf, die an einer Zementationskarbidträgerschicht (cemented carbide support) gebunden ist. Der Pressschleifkörper ist typischerweise ein Diamant-Pressschleifkörper, auch bekannt als polykristalliner Diamant oder PCD, oder ein kubischer Bornitrit-Presskörper, auch bekannt als polykristallines CBN oder PCBN.
Verbund-Pressschleifkörper werden unter erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen hergestellt, beispielsweise unter Diamant- oder kubisches Bornitrit-Synthesebedingungen.
Es ist bekannt, dass PCD-Verbund-Presskörper erhebliche Restspannungen als Folge der Hochtemperatur-/Hochdruckbedingungen enthalten, die bei deren Herstellung verwendet wurden. Ferner können Verfahren zum Befestigen derartiger Presskörper in Bohrern, beispielsweise Presspassen oder Löten, die Spannungsverteilungen in den Presskörpern modifizieren. Zusätzliche Spannungen werden den Presskörpern während deren Verwendung in Anwendungen, beispielsweise Bohren, auferlegt. Spannungen können in die Grenzfläche zwischen der Pressschleifschicht und der Zementationskarbidträgerschicht eingeleitet werden. Diese Spannungen können durch Vorsehen einer Aussparung reduziert oder modifiziert werden, die sich in die Zementationskarbidträgerschicht von der Presskörper/Karbidgrenzfläche erstreckt und die mit dem Pressschleifkörper gefüllt ist. Im Stand der Technik hat die Aussparung verschiedene Formen eingenommen, beispielsweise eine Vielzahl von konzentrischen Ringen, eine V-förmige Aussparung, eine kreuzförmige Aussparung und eine Aussparung, die eine Anzahl von Stufen einschließt. Zweck all dieser Ausführungen ist es, die Schneidkante durch Vorsehen einer umfassenden Festigkeit für die Verbund-Presskörper zu verstärken und zu stützen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schleifkörper gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Der Schleifkörper ist bevorzugt in einer Ebene kreisförmig.
Die Substratschicht ist typischerweise eine Zementationskarbid-Substratschicht. Das Zementationskarbid für das Substrat kann jedes im Stand der Technik bekannte sein, beispielsweise Zementationstitankarbid, Zementationswolframkarbid, Zementationstantalkarbid, Zementationsmolybdänkarbid oder Mischungen davon. Wie bekannt ist, weisen derartige Zementationskarbide typischerweise einen Metallbindungsanteil von 3 bis 30 Gew.-% auf. Der Metallbinder ist typischerweise Kobalt, Eisen oder Nickel oder eine Legierung, die ein oder mehrere dieser Metalle enthält.
Die Schleifschicht ist im Allgemeinen eine Pressschleifschicht oder eine Diamantschicht, die mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt wird. Wenn die Schleifschicht eine Pressschleifschicht ist, ist sie bevorzugt eine Diamant-Pressschicht oder eine kubische Bornitrit-Pressschicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung, und
2 ist ein Schnitt entlang der Linie 10-10 der 1.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist durch die 1 und 2 dargestellt. Der Schleifkörper dieser Ausführungsform findet ebenfalls Anwendung insbesondere als ein Einsatz für einen Bohrer. Der Schleifkörper umfasst eine Schicht 130 eines Pressschleifkörpers, der an ein Zementationskarbidsubstrat 132 entlang einer Grenzfläche 134 gebunden ist. Die Pressschicht weist eine obere Arbeitsfläche 136 auf, die eine Schneidkante 138 hat. Die Kante ist als eine scharfe Kante dargestellt. Die Kante kann ebenfalls abgefast sein. Die Schneidkante 138 erstreckt sich um den gesamten Umfang der Fläche 136. Die Substratschicht 132 weist eine ebene Grundfläche 140 auf, deren Kante 142, wie dargestellt, scharf oder abgefast sein kann.
Die Pressschleifschicht 130 erstreckt sich unter der Grenzfläche 134 am Umfang 144 des Körpers und definiert einen Ring 146 des Pressschleifkörpers. Der Ring 146 weist eine geneigte Seitenfläche 148 zwischen der Grenzfläche 134 und der Grundfläche 150 des Ringes 146 auf. Der Ring 146 erstreckt sich um den Gesamtumfang 144 des Schleifkörpers.
In das Substrat 132 erstrecken sich zwei halbmondförmige konzentrische Vorsprünge, die mit 152a, 152b bzw. 154a, 154b bezeichnet werden. Die kleineren der Vorsprünge 152b, 154b sind innerhalb der größeren Vorsprünge 152a, 154a angeordnet.
Ein weiterer Vorsprung 160 erstreckt sich von einer Kante 162 zu der gegenüberliegenden Kante 164 des Schleifkörpers. Dieser Vorsprung ist balkenförmig und definiert durch eine geneigte Seitenfläche 166 und eine Grundfläche 168. Es wird angemerkt, dass der Vorsprung 160 sich in das Substrat 132 bis zu einer Tiefe größer als jene der halbmondförmigen Vorsprünge 152, 154 und des Ringes 146 erstreckt.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde herausgefunden, dass das Vorsehen eines Presskörperrings um den Umfang des Körpers herum, der einstückig mit der Pressschicht ist, die Beschaffenheit der Schneidkante verbessert. Der Presskörperring in Kombination mit dem Profil der Grenzfläche, insbesondere der Vorsprünge, gleicht ferner im Wesentlichen die Restspannungen aus und modifiziert sie und ermöglicht dem Schleifkörper, größeren auferlegten Belastungen und Schnittkräften zu widerstehen. Die Pressschicht wird wirksam durch Pressung ohne unzulässige Zugspannungen in dem Substrat gehalten.
Die in den 1 und 2 beschriebenen und dargestellten Vorsprünge können mit einer oder mehreren Stufen versehen sein, so dass die Tiefe, mit der sie entweder in die Pressschicht oder in die Karbidschicht von der Grenzfläche eindringen, über die Länge der Vorsprünge variieren kann.
Die Schleifkörper der Erfindung können durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden. Insbesondere weist ein Zementationskarbidsubstrat eine Oberfläche auf, die mit der gewünschten Form profiliert ist. Die Verbindungen, die zur Erzeugung eines Pressschleifkörpers notwendig sind, werden anschließend an der profilierten Oberfläche platziert, um eine ungebundene Anordnung zu bilden und die ungebundene Anordnung wird erhöhten Bedingungen der Temperatur und des Druckes ausgesetzt, die geeignet sind, um eine Pressschleifschicht aus den Komponenten zu bilden.

Claims

Schleifkörper, umfassend eine Schleifschicht (130), die an eine Substratschicht (132) entlang einer Zwischen- bzw. Grenzfläche (134) gebunden ist, wobei sich die Schleifschicht (130) in das Substrat (132) bis zu einer Tiefe unter der Grenzfläche (134) an dem Umfang (144) des Körpers erstreckt und einen kontinuierlichen Rand (146) rund um den Umfang (144) des Körpers ausbildet, und Vorsprünge (152, 154, 160), welche sich von der Grenzfläche (134) in eine der Schichten erstrecken: (i) wenn sich die Vorsprünge (152, 154, 160) in die Schleifschicht (130) erstrecken, bestehen sie aus dem selben Material wie das Substrat (182) und sind damit integral bzw. einstückig; und (ii) wenn sich die Vorsprünge (152, 154, 160) in die Substratschicht (132) erstrecken, sind sie dasselbe Schleifmittel wie die Schleifschicht bzw. -material (130) und integral bzw. einstückig damit, und dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge einen zentral angeordneten, verlängerten bzw. länglichen Vorsprung (160), der sich von einer Kante bzw. einem Rand (162) des Körpers zu einer gegenüberliegenden Kante (164) des Körpers erstreckt, und einen Satz (152, 154) von halbmondförmigen Vorsprüngen beinhalten, welche durch eine konvexe und eine konkave Kante bzw. Rand auf jeder Seite des länglichen Vorsprungs (160) definiert sind.
Schleifkörper nach Anspruch 1, wobei die Vorsprünge in den Sätzen (152, 154) konzentrisch sind.
Schleifkörper nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der längliche Vorsprung (160) durch Seiten (166) definiert ist, die parallel sind.
Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Seiten (166) des länglichen Vorsprungs (160) von der Grenzfläche (134) zu einer Basisoberfläche (168) des Vorsprungs (160) neigen.
Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der längliche Vorsprung (160) von der Grenzfläche (134) in das Substrat (132) erstreckt.
Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich der längliche Vorsprung (160) von der Grenzfläche (134) in das Substrat (132) bis zu einer Tiefe größer als jener des kontinuierlichen Rands (146) erstreckt.
Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die halbmondförmigen Vorsprünge (152, 154) von der Grenzfläche (134) in das Substrat (132) erstrecken.
Schleifkörper nach Anspruch 7, wobei sich der längliche Vorsprung (100) von der Grenzfläche (134) in das Substrat (132) bis zu einer Tiefe größer als sowohl der kontinuierliche Rand (146) als auch die halbmondförmigen Vorsprünge (152, 154) erstreckt.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher kreisförmig in der Draufsicht ist.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (132) ein Carbid, gewählt aus Zementationstitancarbid, Zementationswolframcarbid, Zementationstantalcarbid, Zementationsmolybdäncarbid und Mischungen davon ist.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schleifschicht (130) ein abrasiver bzw. schleifender Preßkörper oder eine Schicht aus CVD-Diamant ist.
Schleifkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher ein Werkzeugeinsatz ist.