JPH11226806A - 切削能力の向上した多結晶質ダイヤモンド成形体カッタ― - Google Patents

切削能力の向上した多結晶質ダイヤモンド成形体カッタ―

Info

Publication number
JPH11226806A
JPH11226806A JP10328942A JP32894298A JPH11226806A JP H11226806 A JPH11226806 A JP H11226806A JP 10328942 A JP10328942 A JP 10328942A JP 32894298 A JP32894298 A JP 32894298A JP H11226806 A JPH11226806 A JP H11226806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
abrasive
tool insert
edge
cutting
cutter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10328942A
Other languages
English (en)
Inventor
David Mark Johnson
デイヴィッド・マーク・ジョンソン
Gary Martin Flood
ゲリー・マーティン・フラッド
Henry Samuel Marek
ヘンリー・サミュエル・メアック
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH11226806A publication Critical patent/JPH11226806A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/5673—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts having a non planar or non circular cutting face
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/5671—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts with chip breaking arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/26—Cutters, for shaping comprising cutting edge bonded to tool shank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/81—Tool having crystalline cutting edge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高温高圧（ＨＴ／ＨＰ）処理条件下で製造さ
れる支持多結晶質ダイヤモンド成形体カッター（ＰＤＣ
カッター）に関するもので、具体的には、非平面の切削
表面を有する支持ＰＤＣカッターに関する。より具体的
には、本発明は、多結晶質ダイヤモンド層（ＰＣＤ層）
の隆起した上面によって切刃から切滓や切屑が抜き去ら
れるような定方位ＰＣＤカッターに関する。切屑の向き
を変えるのはＰＣＤ層に高部と低部を設けることによっ
て達成され、その表面の幾何学的形状としては様々な形
状が可能である。このように、本発明の目的は切刃から
切屑を抜き去ることで性能の向上したＰＤＣカッターを
提供することである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、ダイヤモンド研磨材層を炭化
タングステン（ＷＣ）基材に結合した多結晶質ダイヤモ
ンド成形体（ＰＤＣ）切削素子に関する。さらに具体的
には、本発明は、切刃から切屑を脇にそらして切削効率
を向上させる多結晶質ダイヤモンド（ＰＣＤ）の隆起部
分を含んだ上面幾何学形状のＰＤＣカッターに関する。
【０００２】
【発明の背景】研磨材成形体は切削、フライス削り、研
削、穿孔その他の研磨作業に広く使われている。研磨材
成形体は通例多結晶質ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ
素（ＣＢＮ）粒子を結合して凝集性硬質塊としたものか
らなる。研磨材成形体の研磨材粒子含有量は高く、粒子
と粒子が直接結合したものが大量に存在している。研磨
材成形体は、多結晶質ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ
素のいずれの場合も、研磨材粒子が結晶学的に安定であ
るような高温高圧条件下で製造される。
【０００３】研磨材成形体は脆くなりやすく、使用に際
しては超硬合金基材に結合して支持することが多い。か
かる支持研磨材成形体は、当技術分野では複合研磨材成
形体として知られる。複合研磨材成形体はそのまま研磨
工具の作用面に使用し得る。或いは、殊に穿孔及び掘削
作業では、これを細長い超硬合金ピンに結合していわゆ
る植込みカッターを形成するのが有利であることが判明
している。かかる植込みカッターを次いでドリルビット
又は掘削用ピックの作用面に装着する。
【０００４】複合研磨材成形体の製造は通例プレスの容
器内に超硬合金基材を配置することによって行われる。
ダイヤモンド結晶粒又はダイヤモンド結晶粒と触媒結合
剤の混合物を基材上に配置し、高温高圧（ＨＴ／ＨＰ）
条件下で圧縮する。その際、金属結合剤が基材から移行
してダイヤモンド結晶粒間に「浸透（ｓｗｅｅｐ）」
し、ダイヤモンド結晶粒の焼結を促進する。その結果、
ダイヤモンド結晶粒が互いに結合してダイヤモンド層を
形成し、ダイヤモンド層が通常は平面的な界面に沿って
基材に結合する。金属結合剤はダイヤモンド層のダイヤ
モンド結晶粒間の空隙に配分されたまま残る。ダイヤモ
ンド成形体及び複合成形体の製造方法の詳細は米国特許
第３１４１７４６号、同第３７４５６２３号、同第３６
０９８１８号、同第３８５０５９１号、同第４３９４１
７０号、同第４４０３０１５号、同第４７９４３２６号
及び同第４９５４１３９号に記載されており、その開示
内容は文献の援用によって本明細書に取り込まれる。
【０００５】上述のように形成される複合研磨材成形体
には幾つかの短所がみられることがある。例えば、超硬
合金とダイヤモンドでは熱膨張率及び弾性定数は似通っ
てはいても、全く同一ではない。そのため、多結晶ダイ
ヤモンド成形体（ＰＤＣ）の加熱又は冷却時に、ダイヤ
モンド層と超硬合金基材の界面に熱応力が発生し、その
応力の大きさは、熱膨張率及び弾性定数の差に依存す
る。
【０００６】考慮すべきもう一つの潜在的短所として、
ダイヤモンド層中で発生してダイヤモンド層の破損をも
たらす可能性のある内部応力の発生に関するものがあ
る。かかる応力も超硬合金基材の存在に起因し、超硬合
金基材と多結晶質ダイヤモンド層の寸法、幾何学的配置
及び物理的性質に応じて分布する。欧州特許出願第０１
３３３８６号には、多結晶質ダイヤモンド塊が金属結合
剤を全く含んでおらず、しかも金属基材に直接に装着さ
れるＰＤＣが示唆されている。しかし、ダイヤモンド塊
を金属に直接装着することは、金属がダイヤモンド塊を
十分に支持することができないという大きな問題を生ず
る。上記欧州特許出願は、ダイヤモンド層の底面に互い
に離隔したリブを配置し、これらのリブを金属基材に埋
め込むことについても示唆している。
【０００７】上記欧州特許出願によれば、ダイヤモンド
塊形成後に例えばレーザ加工又は放電加工等によって、
或いはプレス内でのダイヤモンド塊製造時に例えば不規
則性を有する型の使用等によって、ダイヤモンド塊に不
規則性を形成することができる。後者に関しては、適当
な型を超硬合金で作ることができるとも示唆されている
が、そうした場合、金属を含まないダイヤモンド塊を提
供するという所期の目標に反して、金属結合剤が型から
ダイヤモンド塊の中に移行することとなる。この文献に
は、こうして得られたダイヤモンド／超硬合金複合体
を、超硬合金の型を溶解するとともにダイヤモンド塊か
ら全ての金属結合剤を浸出するような酸浴に浸漬するこ
とによって、上記問題を軽減することが提案されてい
る。こうして、金属結合剤を全く含まず、金属基材に直
接に装着されるダイヤモンド塊が得られることになる。
かかる構造から何らかの利点が得られるとしても、以下
に述べる通り、大きな欠点が依然として残っている。
【０００８】上記欧州特許出願は、要するに、超硬合金
基材の存在及びダイヤモンド層中の金属結合剤の存在に
関連した問題を、超硬合金基材及び金属結合剤を完全に
排除することにより解決することを提案している。しか
し、金属結合剤が存在しないことでダイヤモンド層の熱
安定性は高まるとしても、金属結合剤が存在しないとダ
イヤモンド層の耐衝撃性は低下する。すなわち、かかる
ダイヤモンド層は強い衝撃によってチッピングを起こし
易くなるのであって、岩石等の硬い物質の掘削時に重大
な問題となる特性である。
【０００９】また、金属基材にダイヤモンド塊を直接装
着すること自体、ダイヤモンドと金属との界面における
応力の発生に関する上述の問題については何の解決にも
ならないことが認められよう。この問題はダイヤモンド
と金属の間の熱膨張率の極めて大きな差に起因するから
である。例えば、ダイヤモンドの熱膨張率が約４５×１
０-7cm／cm／℃であるのに対し、鋼の熱膨張率は１５０
〜２００×１０-7cm／cm／℃である。そのためカッター
には非常に大きな熱応力が誘起される。さらに、リブの
ないダイヤモンド部分が摩耗してその背後の金属がいっ
たん露出されてしまうと、金属は相対的に延性で摩耗／
エロージョン耐性が低いので急速に摩耗してしまい、ダ
イヤモンドと金属支持体との結合の一体性が損なわれ
る。
【００１０】最近、ダイヤモンド／超硬合金界面の機械
的応力及び熱応力の受け易さを低減させることを目的と
して、ダイヤモンド／超硬合金界面に多数のリッジ（隆
起部）、溝又はその他の刻み目を設けた各種のＰＤＣ構
造物が提案されている。米国特許第４７８４０２３号で
は、ＰＤＣは多数の溝とリッジを交互に設けた界面を有
しており、溝とリッジの上面と底面は成形体表面と実質
的に平行で、それらの側面は成形体表面に対して実質的
に垂直である。
【００１１】米国特許第４９７２６３７号は、超硬合金
層中に延びる不連続な複数の離隔した凹部が設けられた
界面を有するＰＤＣであって、凹部は研磨材（ダイヤモ
ンド等）を収容し、かつ各々の凹部が隣の列の最も近接
した凹部と互い違いとなるように複数の列をなして配列
されているＰＤＣを提供する。米国特許第４９７２６３
７号では、摩耗がダイヤモンド／超硬合金界面に達した
とき、ダイヤモンドで埋まった凹部は超硬合金よりも摩
耗が遅く、事実上切削リッジもしくは突起として作用す
ると述べられている。このＰＤＣを米国特許第４９７２
６３７号の図５に示すように植込みカッターに装着する
と、摩耗面３８には凹部１８内のダイヤモンド材料より
も格段に速く摩耗する超硬合金領域４２が露出する。そ
の結果、この領域にはダイヤモンドで埋まった凹部間で
陥没が生じる。米国特許第４９７２６３７号では、こう
した陥没領域はダイヤモンド材料の追加のエッジを露出
させ、ＰＤＣカッターの切削作用を高める旨主張されて
いる。
【００１２】米国特許第５００７２０７号には、各々ダ
イヤモンドで埋まった複数の凹部を超硬合金層に有する
ＰＤＣ構造で、円盤形の成形体を上から見下ろした場合
に上記凹部が渦巻状又は同心円状の模様をなすＰＤＣ構
造が開示されている。このように、米国特許第５００７
２０７号の構造は、米国特許第４９７２６３７号の構造
とは、多数の離散した凹部を用いるのではなく、渦巻状
又は同心円状の模様をなす１又は少数の細長い凹部を用
いる点で異なる。米国特許第５００７２０７号の図５に
は、このＰＤＣを植込みカッターに装着して使用したと
きに発生する摩耗面が示されている。米国特許第４９７
２６３７号の場合と同様に、摩耗プロセスでダイヤモン
ドで埋まった凹部間の超硬合金材料に陥没が生じる。米
国特許第５００７２０７号の場合と同じく、米国特許第
４９７２６３７号においても、摩耗プロセスで発生する
陥没が切削作用を向上させる旨の主張がなされている。
切削作用の向上に加えて、切削時の限界領域に好適な残
留応力をもつことでカッターの破損し易さを低減させる
非平面の界面も米国特許第５４８４３３０号、同第５４
９４４７７号及び同第５４８６１３７号に開示されてい
る。
【００１３】以上の米国特許では岩石での望ましい切削
作用及び切削時の好適な残留応力について述べられてい
るものの、カッターの前に切滓や切屑がたまるのを最小
限にすることも極めて望ましい。これを達成するには、
研磨材層の外表面を単なる平面から、カッターの面から
切滓や切屑をそらすような幾何学的形状のものに変更す
ればよい。
【００１４】
【発明の概要】本発明は、切滓や切屑が切刃からＰＣＤ
の上面によって抜き去られるような定方位ＰＣＤカッタ
ーを開示する。切屑の向きを変えるのはＰＣＤ工具の高
部と低部によって達成する。ＰＣＤとＷＣ基材の界面
は、本発明とは関係ないので、平面でも非平面でもよ
い。
【００１５】本発明の上記以外の目的、態様及び特徴、
並びに構造体における関連要素の運用法及び機能は、添
付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を斟酌すること
によって一段と明確になるであろう。
【００１６】
【好適な実施形態の詳細な説明】多結晶質ダイヤモンド
成形体カッター（ＰＤＣカッター）は、多結晶質ダイヤ
モンド層（ＰＣＤ層）を含む研磨材層が超硬合金基材に
結合したものからなる。ＰＣＤ層と超硬合金基材との結
合は、高温高圧（ＨＴ／ＨＰ）条件にて形成される。次
いで温度と圧力を周囲条件まで下げると、結合した両層
間の熱膨張係数及び圧縮性の差のため、ＰＣＤ層と超硬
合金基材の両者に内部応力が発生する。温度と圧力を下
げたときの熱膨張の差と圧縮性の差は応力発生に相反す
る効果を有しており、温度低下時の熱膨張の差はＰＣＤ
層では圧縮応力を生じ超硬合金基材では引張応力を生じ
る傾向があるのに対し、圧縮性の差はＰＣＤ層では引張
応力を生じ超硬合金基材では圧縮応力を生じる傾向があ
る。
【００１７】応力発生の有限要素分析（ＦＥＡ）及び歪
ゲージ測定で、熱膨張差による効果が優勢であって、そ
の結果ＰＣＤ層に概して残留圧縮応力が生じることが確
認される（ただし、引張応力が存在する局在化領域もあ
る）。本発明は、カッターの前から切滓や切屑を除去も
しくはそらして、切削効率を向上させる改良研磨材工具
もしくはカッターを開示する。岩を崩すのに切刃にて切
口をつけることがあるので、本発明は既に形成されてい
る切屑を砕く。ビット設計の態様は切屑の堆積を防ぐこ
とが目標とされる。
【００１８】本発明の目的は、切屑及び切滓をカッター
全面から取り除く及び／又はそらすことで切削性能及び
効率の向上した多結晶質カッターを提供することであ
る。図１は、超硬合金基材１３に結合したＰＣＤダイヤ
モンド層１２を含んでなる本発明のＰＤＣカッター１０
の第一の実施形態を示すものである。この実施形態はＰ
ＤＣカッター１０における隆起面１４からなる。図１に
示す通り、切削材料からの切屑等の切滓１６は、カッタ
ー１０が移動方向１９に移動するにつれてカッター１０
の脇にそれてカッター１０及び切刃１８の前方から取り
除かれる。この実施形態では、切滓１６は少なくとも２
つのエッジ２０によって向きをそらされるが（エッジ２
０は直線状でも凸状でも凹状でもよい）、他の実施形態
（図５参照）では切刃１８が一つしかなくてもよい。
【００１９】本発明の隆起面１４及びエッジ２０は多結
晶質ダイヤモンドを含んでなり、切刃１８の直進経路か
ら切滓１６を脇に押し退けるための楔として作用する。
図１に示す通り、隆起面１４は、切刃１８から半径方向
内側に進むに従って幅と厚みが大きくなり、隆起面１４
の最も狭い点はカッター１０及び切刃１８の先端にあ
る。さらに、隆起面１４は、カッター１０の致命的な破
壊を起こさずに破損（すなわち、割れ、脱離チッピング
等）し得る。図２にも示す通り、切刃１８は切削作用を
増進するため隆起面１４への傾斜導入部２２を含んでい
てもよい。
【００２０】本発明の別の実施形態を図３及び図４に示
す。この実施形態もＰＤＣカッター１０の先端に隆起面
１４を含んでおり、そこで切削材料からの切屑等の切滓
１６がカッター１０の脇にそれ、切刃１８から取り除か
れる。ただし、図３及び図４に示す通り、この実施形態
では、カッター１０は一つのカッターに３つの切刃を有
しており、切刃の一つが磨滅した後はカッター１０の向
きを変えることでカッター１０の耐用寿命を延ばすこと
ができる。
【００２１】図１に示す実施形態と同様に、隆起面１４
はＰＣＤ層１２でできていて、切刃１８の直進経路から
切滓１６を脇に押し退けるための楔として作用する。図
３及び図４に示す通り、この実施形態でも、隆起面１４
は切刃１８から半径方向内側に進むに従って幅と厚みが
大きくなる。さらに、隆起面１４は、カッター１０の性
能にさほど影響を与えずに破損（すなわち、割れ、脱離
チッピング等）し得る。任意には、この実施形態でも、
切刃１８は切削作用を増進するため隆起面１４への傾斜
導入部を含み得る。
【００２２】図５に本発明のさらに別の実施形態を示
す。この実施形態はＰＤＣカッター１０における隆起面
１４からなり、そらせエッジを一つしか含んでいない。
図５に示す通り、ＰＤＣカッター１０の使用時に切削材
料からの切屑等の切滓１６は切刃１８から取り除かれ
る。図１及び図３に示す実施形態と同様に、図５に示す
隆起面１４は多結晶質ダイヤモンドを含んでなり、切刃
１８の直進経路から切滓１６を脇に押し退けるための楔
として作用する。隆起面１４のそらせエッジは、隆起面
１４が切刃１８から半径方向内側に進むに従って幅と厚
みが大きくなる限り、直線状でも凸状でも凹状でもよ
い。加えて、本発明のすべての実施形態と同様に、隆起
面１４は、カッター１０の性能にさほど影響を与えずに
破損（すなわち、割れ、脱離チッピング等）し得る。さ
らに、この実施形態でも、切刃１８はカッター１０の切
削作用を向上させるため隆起面１４への傾斜導入部を含
み得る。
【００２３】本発明の別の実施形態を図６及び図７に示
す。図６に示す通り、これらの実施形態はＰＤＣカッタ
ーにおける隆起面１４からなり、切削材料からの切屑等
の切滓１６は切刃１８からカッターの脇へとそらされ
る。ただし、これらの実施形態では、ＰＤＣカッター１
０は一つのカッターに様々な数の切刃を有しており、カ
ッターの耐用寿命が異なる。例えば、Ｙ字形カッターは
３又は４つの切刃を有し、Ｕ字形カッターは２又は３つ
の切刃を有し、Ｖ字形カッターは３つの切刃を有する。
この場合、明らかに、カッター１０の先端はどんな時で
も切刃１８に対応する。
【００２４】図１に示す実施形態と同様に、隆起面１４
はＰＣＤ層１２の一部であり、切刃１８の直進経路から
切削材料を脇に押し退けるための楔として作用する。加
えて、隆起面１４はカッター１０の性能にさほど影響を
与えずに破損（すなわち、割れ、脱離チッピング等）し
得る。さらに、この実施形態でも、切刃１８はカッター
１０の切削作用を向上させるため隆起面１４への傾斜導
入部を含み得る。
【００２５】さらに、本発明のすべての実施形態につい
て、ＰＣＤ層１２はＨＴ／ＨＰプロセス時に所望形状に
形成し得ることを付記しておくことが重要である。本発
明は、ユニークな性質を有するＰＤＣカッターを提供す
るものとして貴重である。本発明のＰＣＤ表面の幾何学
的形状は、切削領域から切屑や切滓をそらすために設け
られる。かかる表面の幾何学的形状の主たる利点は、切
削領域に切屑や切滓がないことで性能が向上し、破壊が
少ないことである。
【００２６】以上、本発明を好ましい実施形態を参照し
て説明してきたが、かかる実施形態は例示的なものに過
ぎず、本発明を限定するためのものでも本発明のすべて
の態様を列挙するためのものでもない。従って、本発明
の技術的範囲は特許請求の範囲によってのみ定められ
る。さらに、本発明の技術的思想及び原理から逸脱する
ことなく、細部に様々な変更を加え得ることは当業者に
は自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 カッターに隆起ＰＣＤ中心領域が含まれる本
発明の実施形態を示すもので、該隆起ＰＣＤ領域は切屑
を切刃からそらすのに役立つ。
【図２】 図１に示す本発明の実施形態の透視図。
【図３】 １つのカッターに３つの切刃となり得るもの
が存在する三角形隆起ＰＣＤ領域を含む本発明の実施形
態を示すもので、該隆起ＰＣＤ領域は切屑を切刃からそ
らすのに役立つ。
【図４】 図３に示す本発明の実施形態の透視図。
【図５】 １つのカッターに２つの切刃となり得るもの
を与える半円形隆起ＰＣＤ領域を含む本発明の実施形態
を示すもので、該隆起ＰＣＤ領域は切屑を切刃からそら
すのに役立つ。
【図６】 Ｙ字形、Ｕ字形及びＶ字形の隆起ＰＣＤ領域
を含む本発明の３つの実施形態の上面図。
【図７】 図６に示すＹ字形の隆起ＰＣＤ領域を含む本
発明の実施形態の透視図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲリー・マーティン・フラッド アメリカ合衆国、オハイオ州、カナル・ウ ィンチェスター、ミラー・アヴェニュー、 10400番 (72)発明者 ヘンリー・サミュエル・メアック アメリカ合衆国、オハイオ州、ワーシント ン、オークボーン・ドライブ、1475番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨材層と該研磨材層に結合した超硬合
    金基材とを含んでなる改良研磨材工具インサートであっ
    て、上記研磨材層がそらせエッジを生じる形状をした隆
    起領域を含んでいて、該そらせエッジが当該研磨材層の
    切刃から切屑を脇にそらす、研磨材工具インサート。
  2. 【請求項２】 前記研磨材層の隆起領域が前切刃と後エ
    ッジを有していて、前切刃が後エッジよりも狭い、請求
    項１記載の工具インサート。
  3. 【請求項３】 前記研磨材層の隆起領域が楔形の形状を
    有していて、前切刃のほうが後エッジよりも狭い、請求
    項１記載の工具インサート。
  4. 【請求項４】 前記研磨材層が、露出した上面と超硬合
    金に結合した底面を有していて、上面が下面よりも狭
    い、請求項１記載の工具インサート。
  5. 【請求項５】 前記研磨材層が、１以上のそらせエッジ
    を含んでなる隆起面を有する、請求項１記載の工具イン
    サート。
  6. 【請求項６】 前記そらせエッジが切刃から切屑を脇に
    そらす、請求項５記載の工具インサート。
  7. 【請求項７】 １以上の切刃をもつ隆起領域を有する研
    磨材層と該研磨材層に結合した超硬合金基材とを含んで
    なる改良研磨材工具インサートであって、上記隆起領域
    は切刃から工具インサート上を半径方向内側に進むに従
    って幅が大きくなり、上記隆起領域はそらせエッジを生
    じる形状をしていて、そらせエッジが研磨材層の切刃か
    ら切屑を脇にそらす、研磨材工具インサート。
  8. 【請求項８】 前記研磨材層がダイヤモンド及び立方晶
    窒化ホウ素からなる群から選択される、請求項７記載の
    工具インサート。
  9. 【請求項９】 前記研磨材層の隆起領域がＵ字形、Ｖ字
    形又はＹ字形である、請求項７記載の工具インサート。
  10. 【請求項１０】 前面と後面と上面と底面を有する多結
    晶質ダイヤモンド層と炭化タングステン基材とから基本
    的になる研磨材工具インサートであって、上記多結晶質
    ダイヤモンド層の底面は上記炭化タングステン基材に結
    合していて、前面は後面よりも狭く、上面は底面よりも
    狭く、多結晶質ダイヤモンド層の前面、後面、上面及び
    底面は、多結晶質ダイヤモンド層の切刃から切屑を脇に
    そらす１以上のそらせエッジを有する隆起領域を生じ
    る、研磨材工具インサート。
JP10328942A 1997-11-20 1998-11-19 切削能力の向上した多結晶質ダイヤモンド成形体カッタ― Withdrawn JPH11226806A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/975,429 US6045440A (en) 1997-11-20 1997-11-20 Polycrystalline diamond compact PDC cutter with improved cutting capability
US08/975429 1997-11-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11226806A true JPH11226806A (ja) 1999-08-24

Family

ID=25523023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10328942A Withdrawn JPH11226806A (ja) 1997-11-20 1998-11-19 切削能力の向上した多結晶質ダイヤモンド成形体カッタ―

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6045440A (ja)
EP (1) EP0918135B1 (ja)
JP (1) JPH11226806A (ja)
KR (1) KR19990045410A (ja)
DE (1) DE69831780D1 (ja)
ZA (1) ZA9810128B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011025404A (ja) * 2002-02-26 2011-02-10 Smith Internatl Inc 半導電性多結晶ダイヤモンド
US11105158B2 (en) 2018-07-12 2021-08-31 Halliburton Energy Services, Inc. Drill bit and method using cutter with shaped channels
USD951313S1 (en) 2018-07-12 2022-05-10 Halliburton Energy Services, Inc. PDC cutter

Families Citing this family (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6401844B1 (en) * 1998-12-03 2002-06-11 Baker Hughes Incorporated Cutter with complex superabrasive geometry and drill bits so equipped
US6599062B1 (en) * 1999-06-11 2003-07-29 Kennametal Pc Inc. Coated PCBN cutting inserts
US6530441B1 (en) * 2000-06-27 2003-03-11 Smith International, Inc. Cutting element geometry for roller cone drill bit
US7726420B2 (en) * 2004-04-30 2010-06-01 Smith International, Inc. Cutter having shaped working surface with varying edge chamfer
US20050247486A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Smith International, Inc. Modified cutters
CN101048570B (zh) 2004-10-28 2010-12-22 戴蒙得创新股份有限公司 具有多个切削刃的多晶刀具
US7448115B2 (en) * 2005-01-18 2008-11-11 Illinois Tool Works Inc. Modular attachment assembly
US7942218B2 (en) * 2005-06-09 2011-05-17 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses and drill bits so equipped
US7363992B2 (en) * 2006-07-07 2008-04-29 Baker Hughes Incorporated Cutters for downhole cutting devices
EP2113049A4 (en) 2007-01-31 2015-12-02 Halliburton Energy Services Inc ROTARY BITTERS WITH PROTECTIVE CUTTING ELEMENTS AND METHODS THEREOF
GB0716268D0 (en) * 2007-08-21 2007-09-26 Reedhycalog Uk Ltd PDC cutter with stress diffusing structures
US8783387B2 (en) * 2008-09-05 2014-07-22 Smith International, Inc. Cutter geometry for high ROP applications
US8833492B2 (en) * 2008-10-08 2014-09-16 Smith International, Inc. Cutters for fixed cutter bits
GB2467570B (en) * 2009-02-09 2012-09-19 Reedhycalog Uk Ltd Cutting element
US8087478B2 (en) * 2009-06-05 2012-01-03 Baker Hughes Incorporated Cutting elements including cutting tables with shaped faces configured to provide continuous effective positive back rake angles, drill bits so equipped and methods of drilling
US8327955B2 (en) 2009-06-29 2012-12-11 Baker Hughes Incorporated Non-parallel face polycrystalline diamond cutter and drilling tools so equipped
US8739904B2 (en) * 2009-08-07 2014-06-03 Baker Hughes Incorporated Superabrasive cutters with grooves on the cutting face, and drill bits and drilling tools so equipped
US8945720B2 (en) * 2009-08-06 2015-02-03 National Oilwell Varco, L.P. Hard composite with deformable constituent and method of applying to earth-engaging tool
US20110171414A1 (en) 2010-01-14 2011-07-14 National Oilwell DHT, L.P. Sacrificial Catalyst Polycrystalline Diamond Element
US9079295B2 (en) 2010-04-14 2015-07-14 Baker Hughes Incorporated Diamond particle mixture
SA111320374B1 (ar) 2010-04-14 2015-08-10 بيكر هوغيس انكوبوريتد طريقة تشكيل الماسة متعدد البلورات من الماس المستخرج بحجم النانو
US10005672B2 (en) 2010-04-14 2018-06-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Method of forming particles comprising carbon and articles therefrom
US9776151B2 (en) 2010-04-14 2017-10-03 Baker Hughes Incorporated Method of preparing polycrystalline diamond from derivatized nanodiamond
US8974562B2 (en) 2010-04-14 2015-03-10 Baker Hughes Incorporated Method of making a diamond particle suspension and method of making a polycrystalline diamond article therefrom
US9205531B2 (en) 2011-09-16 2015-12-08 Baker Hughes Incorporated Methods of fabricating polycrystalline diamond, and cutting elements and earth-boring tools comprising polycrystalline diamond
RU2577342C2 (ru) 2010-04-23 2016-03-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Режущий элемент для бурильного инструмента, бурильный инструмент с такими режущими элементами и способ формирования режущего элемента
US9074435B2 (en) 2010-05-03 2015-07-07 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having shaped cutting elements
US8919463B2 (en) 2010-10-25 2014-12-30 National Oilwell DHT, L.P. Polycrystalline diamond cutting element
RU2476660C2 (ru) * 2010-11-30 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Алмазное одношарошечное буровое долото
US8997900B2 (en) 2010-12-15 2015-04-07 National Oilwell DHT, L.P. In-situ boron doped PDC element
US8507082B2 (en) 2011-03-25 2013-08-13 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
US9103174B2 (en) 2011-04-22 2015-08-11 Baker Hughes Incorporated Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements and related methods
US9650837B2 (en) 2011-04-22 2017-05-16 Baker Hughes Incorporated Multi-chamfer cutting elements having a shaped cutting face and earth-boring tools including such cutting elements
US9482057B2 (en) 2011-09-16 2016-11-01 Baker Hughes Incorporated Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements and related methods
US9243452B2 (en) 2011-04-22 2016-01-26 Baker Hughes Incorporated Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
US9428966B2 (en) 2012-05-01 2016-08-30 Baker Hughes Incorporated Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
US8991525B2 (en) 2012-05-01 2015-03-31 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having cutting elements with cutting faces exhibiting multiple coefficients of friction, and related methods
US9062505B2 (en) 2011-06-22 2015-06-23 Us Synthetic Corporation Method for laser cutting polycrystalline diamond structures
SG11201400649XA (en) 2011-09-16 2014-04-28 Baker Hughes Inc Methods of fabricating polycrystalline diamond, and cutting elements and earth-boring tools comprising polycrystalline diamond
GB201205673D0 (en) * 2012-03-30 2012-05-16 Element Six Abrasives Sa Polycrystalline superhard material and method of making same
GB2523667B (en) * 2012-08-29 2017-04-19 Nat Oilwell Dht Lp Cutting insert for a rock drill bit
CN103031521B (zh) * 2012-12-19 2015-04-01 绍兴文理学院 一种抗粘着微切削刀具制造方法
US9028953B2 (en) 2013-01-11 2015-05-12 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
US9140072B2 (en) 2013-02-28 2015-09-22 Baker Hughes Incorporated Cutting elements including non-planar interfaces, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming cutting elements
GB201305873D0 (en) * 2013-03-31 2013-05-15 Element Six Abrasives Sa Superhard constructions & method of making same
US9534450B2 (en) 2013-07-22 2017-01-03 Baker Hughes Incorporated Thermally stable polycrystalline compacts for reduced spalling, earth-boring tools including such compacts, and related methods
US9845642B2 (en) 2014-03-17 2017-12-19 Baker Hughes Incorporated Cutting elements having non-planar cutting faces with selectively leached regions, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
US9605488B2 (en) 2014-04-08 2017-03-28 Baker Hughes Incorporated Cutting elements including undulating boundaries between catalyst-containing and catalyst-free regions of polycrystalline superabrasive materials and related earth-boring tools and methods
US9714545B2 (en) 2014-04-08 2017-07-25 Baker Hughes Incorporated Cutting elements having a non-uniform annulus leach depth, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
US10240399B2 (en) 2014-04-16 2019-03-26 National Oilwell DHT, L.P. Downhole drill bit cutting element with chamfered ridge
US9863189B2 (en) 2014-07-11 2018-01-09 Baker Hughes Incorporated Cutting elements comprising partially leached polycrystalline material, tools comprising such cutting elements, and methods of forming wellbores using such cutting elements
GB2547605A (en) 2015-01-26 2017-08-23 Halliburton Energy Services Inc Rotating superhard cutting element
US10465447B2 (en) * 2015-03-12 2019-11-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting elements configured to mitigate diamond table failure, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
WO2017053475A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 National Oilwell DHT, L.P. Downhole drill bit with balanced cutting elements and method for making and using same
US10906104B2 (en) 2016-01-28 2021-02-02 National Oilwell DHT, L.P. Systems and methods of fabrication and use of wear-resistant materials
CN108884706B (zh) * 2016-03-31 2021-05-04 斯伦贝谢技术有限公司 多脊切削元件
CN106089091A (zh) * 2016-08-15 2016-11-09 中石化石油机械股份有限公司江钻分公司 一种切削刃长度递减的金刚石复合片
US10400517B2 (en) 2017-05-02 2019-09-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting elements configured to reduce impact damage and related tools and methods
US10830000B2 (en) * 2018-04-25 2020-11-10 National Oilwell Varco, L.P. Extrudate-producing ridged cutting element
CN108661565B (zh) * 2018-07-13 2021-11-16 中石化江钻石油机械有限公司 一种多脊金刚石复合片
US10577870B2 (en) 2018-07-27 2020-03-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting elements configured to reduce impact damage related tools and methods—alternate configurations
US10570668B2 (en) 2018-07-27 2020-02-25 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting elements configured to reduce impact damage and mitigate polycrystalline, superabrasive material failure earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
WO2020055882A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-19 National Oilwell DHT, L.P. Drill bit cutter elements and drill bits including same
USD911399S1 (en) 2018-12-06 2021-02-23 Halliburton Energy Services, Inc. Innermost cutter for a fixed-cutter drill bit
CN111566308A (zh) 2018-12-06 2020-08-21 哈利伯顿能源服务公司 用于钻井的内侧切割器
USD924949S1 (en) 2019-01-11 2021-07-13 Us Synthetic Corporation Cutting tool
US11255129B2 (en) * 2019-01-16 2022-02-22 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Shaped cutters
CN110500039A (zh) 2019-07-10 2019-11-26 河南四方达超硬材料股份有限公司 带延伸的聚晶金刚石复合片
WO2021006912A1 (en) * 2019-07-11 2021-01-14 Halliburton Energy Services, Inc. Drill bit cutter
CN113738285A (zh) * 2020-05-27 2021-12-03 中国石油天然气集团有限公司 具有切削脊和倾斜切削面的复合片及pdc钻头
USD1026979S1 (en) 2020-12-03 2024-05-14 Us Synthetic Corporation Cutting tool
US11719050B2 (en) 2021-06-16 2023-08-08 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Cutting elements for earth-boring tools and related earth-boring tools and methods
USD1006074S1 (en) 2021-10-14 2023-11-28 Sf Diamond Co., Ltd. Polycrystalline diamond compact with a raised triangular structure
USD1026980S1 (en) * 2021-10-14 2024-05-14 Sf Diamond Co., Ltd. Polycrystalline diamond compact with a raised surface and groove therein
USD1006073S1 (en) 2021-10-14 2023-11-28 Sf Diamond Co., Ltd. Polycrystalline diamond compact with a raised surface sloping to a peripheral extension
USD1026981S1 (en) * 2021-10-14 2024-05-14 Sf Diamond Co., Ltd. Polycrystalline diamond compact with a tripartite raised surface
USD997219S1 (en) 2021-10-14 2023-08-29 Sf Diamond Co., Ltd. Polycrystalline diamond compact with a double-layer structure
WO2023225304A1 (en) * 2022-05-19 2023-11-23 National Oilwell Varco, L.P. Fixed cutter drill bits and cutter elements with secondary cutting edges for same
US11920409B2 (en) 2022-07-05 2024-03-05 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Cutting elements, earth-boring tools including the cutting elements, and methods of forming the earth-boring tools

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3141746A (en) * 1960-10-03 1964-07-21 Gen Electric Diamond compact abrasive
US3850591A (en) * 1970-01-02 1974-11-26 Gen Electric Process for preparation of high pressure apparatus reaction vessel construction
US3609818A (en) * 1970-01-02 1971-10-05 Gen Electric Reaction vessel for high pressure apparatus
US3745623A (en) * 1971-12-27 1973-07-17 Gen Electric Diamond tools for machining
US4333540A (en) * 1978-10-02 1982-06-08 General Electric Company Cutter element and cutter for rock drilling
US4403015A (en) * 1979-10-06 1983-09-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Compound sintered compact for use in a tool and the method for producing the same
JPS5856018B2 (ja) * 1979-11-30 1983-12-13 日本油脂株式会社 切削工具用高密度相窒化硼素複合焼結体およびその製造方法
CH660538A5 (de) * 1983-03-02 1987-04-30 Landis & Gyr Ag Messwandler zum messen eines stromes.
US4629373A (en) * 1983-06-22 1986-12-16 Megadiamond Industries, Inc. Polycrystalline diamond body with enhanced surface irregularities
US5028177A (en) * 1984-03-26 1991-07-02 Eastman Christensen Company Multi-component cutting element using triangular, rectangular and higher order polyhedral-shaped polycrystalline diamond disks
GB8432587D0 (en) * 1984-12-22 1985-02-06 Nl Petroleum Prod Cutting elements for rotary drill bits
US4784023A (en) * 1985-12-05 1988-11-15 Diamant Boart-Stratabit (Usa) Inc. Cutting element having composite formed of cemented carbide substrate and diamond layer and method of making same
US4872520A (en) * 1987-01-16 1989-10-10 Triton Engineering Services Company Flat bottom drilling bit with polycrystalline cutters
DE3883477T2 (de) * 1987-10-12 1993-12-23 De Beers Ind Diamond Schleifprodukte.
IE61697B1 (en) * 1987-12-22 1994-11-16 De Beers Ind Diamond Abrasive product
DE68916572T2 (de) * 1988-04-05 1995-01-12 Camco Drilling Group Ltd Schneidelement für Drehbohrmeissel und dessen Herstellung.
US4954139A (en) * 1989-03-31 1990-09-04 The General Electric Company Method for producing polycrystalline compact tool blanks with flat carbide support/diamond or CBN interfaces
FR2647153B1 (fr) * 1989-05-17 1995-12-01 Combustible Nucleaire Outil composite comportant une partie active en diamant polycristallin et procede de fabrication de cet outil
US5115873A (en) * 1991-01-24 1992-05-26 Baker Hughes Incorporated Method and appartus for directing drilling fluid to the cutting edge of a cutter
US5172777A (en) * 1991-09-26 1992-12-22 Smith International, Inc. Inclined chisel inserts for rock bits
US5172778A (en) * 1991-11-14 1992-12-22 Baker-Hughes, Inc. Drill bit cutter and method for reducing pressure loading of cutters
US5238074A (en) * 1992-01-06 1993-08-24 Baker Hughes Incorporated Mosaic diamond drag bit cutter having a nonuniform wear pattern
US5341890A (en) * 1993-01-08 1994-08-30 Smith International, Inc. Ultra hard insert cutters for heel row rotary cone rock bit applications
US5486137A (en) * 1993-07-21 1996-01-23 General Electric Company Abrasive tool insert
US5494477A (en) * 1993-08-11 1996-02-27 General Electric Company Abrasive tool insert
US5484330A (en) * 1993-07-21 1996-01-16 General Electric Company Abrasive tool insert
US5709279A (en) * 1995-05-18 1998-01-20 Dennis; Mahlon Denton Drill bit insert with sinusoidal interface
US5752573A (en) * 1996-08-12 1998-05-19 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit having shear-cutting elements
GB9621217D0 (en) * 1996-10-11 1996-11-27 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to preform cutting elements for rotary drill bits

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011025404A (ja) * 2002-02-26 2011-02-10 Smith Internatl Inc 半導電性多結晶ダイヤモンド
US11105158B2 (en) 2018-07-12 2021-08-31 Halliburton Energy Services, Inc. Drill bit and method using cutter with shaped channels
USD951313S1 (en) 2018-07-12 2022-05-10 Halliburton Energy Services, Inc. PDC cutter

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990045410A (ko) 1999-06-25
EP0918135A1 (en) 1999-05-26
DE69831780D1 (de) 2005-11-10
EP0918135B1 (en) 2005-10-05
US6045440A (en) 2000-04-04
ZA9810128B (en) 1999-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11226806A (ja) 切削能力の向上した多結晶質ダイヤモンド成形体カッタ―
US5881830A (en) Superabrasive drill bit cutting element with buttress-supported planar chamfer
USRE45748E1 (en) Modified cutters and a method of drilling with modified cutters
EP0638383B1 (en) Abrasive tool insert
EP0635326B1 (en) Abrasive tool insert
EP0691167B1 (en) Abrasive tool insert
US6550556B2 (en) Ultra hard material cutter with shaped cutting surface
JP5208419B2 (ja) 多結晶ダイアモンドの研磨要素
KR101244520B1 (ko) 다결정성 다이아몬드 연마 부재
JP5042428B2 (ja) 切削工具及びその使用方法
EP0794314A1 (en) An improved abrasive cutting element and drill bit
GB2218134A (en) Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US5092310A (en) Mining pick
WO2008102324A1 (en) Cutting elements
US5061293A (en) Cutting elements for rotary drill bits
JPH11509899A (ja) 切削用回転ビット及びその切削方法
US20030063955A1 (en) Superabrasive cutting tool
Hibbs Jr et al. Some aspects of the wear of polycrystalline diamond tools in rock removal processes
GB2251879A (en) Manufacturing culling elements for rotary drill bits
KR19990088003A (ko) 연마공구인서트및그제조방법
JPS6332955B2 (ja)
ZA200509523B (en) Polycrystalline diamond abrasive elements

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060207