JP2001509544A - 締め付け用の穴を有するインサートの製造方法 - Google Patents

締め付け用の穴を有するインサートの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、超硬質研磨材を、高圧かつ高温条件下(HP/HT処理)で、焼結すると同時に容器内部の焼結した超硬合金に接合する方法に関し、それにより、上記超硬合金体が、焼結後に取り除かれる少なくとも1つの他の超硬合金体に接触している。少なくともHP/HT処理の際に互いに接触している超硬合金の界面は、1〜10μmの厚みの耐熱酸化物の層で被覆されている。本方法は、超砥粒を備え、かつ工具ホルダーに締め付けるための穴を有する超硬合金切削インサートを製造するのに特に適用でき、上記穴はHP/HT処理の際に超硬合金のプラグで満たされ、そのプラグはその後取り除かれる。好ましくは、プラグ及びインサートブランクの両方を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、多結晶ダイヤモンド又は立方晶窒化ボロンの切削インサートを製造
する、高圧/高温(HP/HT)法に関する。より詳しくは、本発明は、HP/
HT法のある変更に関連し、そのことが、製造の経済性及び締め付けの可能性を
改善した切削インサートを生じる。
【0002】 黄銅、マグネシウム及びアルミニウムのようないくつかの種類の非鉄合金の機
械加工には、ダイヤモンドが最良の工具材料であるが、立方晶窒化ボロン(cB
N)は、焼入鋼、チルド鋳鉄及び鋳鉄を上昇した速度で機械加工するのに非常に
よく適している。
【0003】 そのような作業で使用するインサートは、いわゆるPCD(多結晶ダイヤモン
ド成型体)又はPcBN(多結晶立方晶窒化ボロン成型体)のどちらもであり、
PCD又はPcBNは、ダイヤモンド又はcBNが安定な相であるか、又はイン
サートが、少なくとも1つの角又は一般的にろう付けにより固定する端部に沿っ
て、ダイヤモンド又はcBN体を備えるような、高い温度及び圧力で付与される
ダイヤモンド又はcBNの層を有する超硬合金体を含む。
【0004】 そのようなインサートを製造する方法は、例えば米国特許第3,745,62
3号、第3,743,489号、第4,525,179号、第5,598,62
1号、及び第5,676,496号に記載されている。
【0005】 機械加工に使用する多くのインサートは中央に穴を有することで、工具ホルダ
ーに最良の可能な締め付けを確保する。ろう付けしたインサートの場合、このこ
とはすでに穴を有する本体にPCD/cBNチップをろう付けすることで達成す
ることができる。そうでなければ、穴を後に切削しなければならず、その切削は
通常電気放電機械加工(EDM)を含むため、コストがかかる。
【0006】 米国特許出願第08/601,631号は、工具ホルダーに締め付ける穴を有
する切削インサートの製造方法を開示していて、そこでは、超硬質の研磨材を、
焼結すると同時に高圧かつ高温条件下の容器内部において、穴を有する焼結した
超硬合金体に接合する。焼結の際、穴をプラグで充填し、そのプラグを焼結後に
取り除く。プラグは、耐熱性の金属、超硬合金又は耐熱金属の筒で周囲を覆った
超硬合金からなることができる。耐熱金属は好ましくはニオブである。この方法
についての不利な点は、耐熱金属が高い圧力及び温度に耐えることができず、超
硬合金インサートにひび割れを生じる。
【0007】 本発明によると、穴を製造することを、穴を有する超硬合金インサートブラン
ク(blank)を準備することにより達成する。HP/HT処理の際に、穴は
超硬合金からなるプラグを備える。プラグ及び/又は超硬合金ブランクは、耐熱
性の酸化物の薄い皮膜を備える。HP/HT処理の後に、プラグを機械的圧力に
より容易に取り除き、ブランクを最終形状及び寸法に研削する。
【0008】 この種類の装置において高い圧力及び高い温度のいずれもを同時に付与する技
術は、技術上よく知られている。ここで図1を参照すると、HP/HTセル10
は、HP/HT条件を受ける装置の空間内に適している。組立品は、Zr,Ti
,Ta,Nb及びMoからなる群より選択した遮蔽金属の円筒状の筒12及びふ
た(cap)13を含む容器(can)11からなる。
【0009】 穴を有する焼結しかつ被覆した超硬合金インサートブランク16を、碗状部(
cup)12に配置する。穴は円筒形であることができるが、完全に又は部分的
にテーパーを付ける、又は片面又は両面を面取りするなど、他の形状を有するこ
ともできる。穴は、それと同じ幾何学的形状を有するプラグ25を備える。プラ
グと超硬合金ブランクの間で望ましくない焼結を回避するため、プラグを薄いA
層20で被覆するが、薄いAl層を超硬合金ブランクに備えるこ
とで、超硬合金とセルの耐熱材料の間の望ましくない界面反応を回避することも
できる。この薄いAl層は、1〜10μm、好ましくは2〜8μm、最も
好ましくは約5μmの厚みである。好ましくは、プラグと超硬合金ブランクの両
方を被覆する。好ましくは、プラグは、超硬合金16のブランクのものと本質的
に同じ組成を有する超硬合金からなる。
【0010】 ダイヤモンド又はcBN粉末を含む混合物を、例えば上部層14を形成するよ
うにセルに充填する、又は米国特許第5,598,621号及び第5,676,
426号に開示されているような溝に充填する、又は他の望ましい方法で充填す
る。セルを閉じ、HP/HT装置に配置する。ダイヤモンド又はcBNが焼結を
生じるのに十分な時間に渡り安定である領域まで、圧力及び温度を高くする。装
填物は、その後短時間に渡り圧力下で冷却し、圧力を軽減した後、成型体を回収
する。
【0011】 プラグは、機械的圧力を付与することで取り除くことができる。最後に、成型
体を、円形、三角形又は四角形などの所望の最終形状及び寸法に研削する。
【0012】 本発明を、穴を有するインサートの製造に関連して記載した。その方法は、H
P/HT処理の際に2又はそれ以上の超硬合金部分を焼結で合わせることや、又
は高圧のセル組立品における部品の間での他の界面反応を回避するような、他の
場合にも適用できることは明らかである。Alの代わりに、Y,Z
rOなどの他の耐熱酸化物を使用することができる。
【0013】 実施例 組成WC+16重量%Coを有し、直径約22mm、厚み6mm、及び直径4
mmのテーパー付きの中央の穴を有し、かつ円盤の周囲面に沿って等距離に位置
する4つの溝を有する、超硬合金の円筒形円盤を用意した。溝は約4mmの直径
を有する本質的に半円形の断面を有する。超硬合金の円盤を、Nbの碗状部に配
置した。円盤の穴に、プラグを押し込み、そのプラグは、WC+16wt%Co
の組成を有し、5μmのAl層で被覆した、直径5mmの超硬合金プラグ
からなる。溝を、Megadiamondの工業用の等級MN50に対応する組
成を有するcBN粉末混合物で充填し、その後に、容器を密閉し、米国特許第5
,115,397号に記載された方法に従って、高温及び高圧力下で処理した。
冷却した後に成型体を回収した。プラグをわずかな機械的圧力により取り除いた
。その後、工具ホルダーに堅く締めることができる中央の穴を有するインサート
WNGA 080408型に、その円盤を研削した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の改良により修正した、HP/HTセルの断面図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超硬質研磨材を、焼結すると同時に高圧かつ高温条件(HP
    /HT処理)下の容器内部において、焼結した超硬合金体に接合する方法であっ
    て、上記超硬合金体は、焼結後に取り除かれる少なくとも1つの他の超硬合金体
    に接触している方法において、上記HP/HT処理の際に互いに接触している少
    なくとも1つの界面を、1〜10μmの厚みの耐熱酸化物の層で被覆することを
    特徴とするする方法。
  2. 【請求項2】 超砥粒材料を備えるようになっている上記超硬合金が、工具
    ホルダーに締め付けるための穴を有する切削インサートブランクであり、上記の
    少なくとも1つの他の超硬合金体が、焼結の際に上記穴を満たしている超硬合金
    プラグであり、焼結後に前記プラグを取り除き、前記ブランクを最終的な形状及
    び寸法を有するインサートに研削することを特徴とする、請求項1に記載の方法
  3. 【請求項3】 インサートブランク及びプラグの両方が被覆してあることを
    特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記プラグの前記超硬合金が、前記切削インサートブランク
    と本質的に同じ組成を有することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 上記耐熱酸化物がAl,Y又はZrOである
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
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