JPS6023934B2 - 岩石、金属等の加工用切削要素の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結着されたカーバィド材料のような硬質材料
から作られた支持部村と、該部材に接合または結合され
ている、多結晶質のダイアモンドなどのような超硬質材
料で作られる切削部材とから成り、特に岩石の加工、お
よび金属の加工用の切削要素の製造方法に関するもので
ある。

この型式の公知の切削要素の場合には、切削部材は、支
持部材を完全に被う薄い上層から成り、該支持部材の形
状は、切削部材の形状に正確に対応している。

一般に、切削部材は、多結晶質の結着体または圧密体を
形成するように結着されていて、切削部村の少くとも７
の本積％、好ましくは、８０乃至９Ｍ本鏡％の量は、通
常研削粒子の集合体から主として成る。

該切削部村は、単一の大きな結晶に置換えられてもよい
。ダイアモンドまたは等鞠晶系窒化ボロンの研削粒子は
、金属または同様な結合母材の扶助なしに自己結合で一
体に結着可能であるが、切削部材用の強固で一層耐性の
ある多結晶質の結着体は、好適な結合母材を用いる場合
に得られる。等軸晶系窒化ボロンで作られる切削部材、
即ち、研削粒子が主として等鞠晶系窒化ボロンである圧
密体で作られた切削部材の場合には、結合母材は、使用
されるとすれば、等軸晶系窒化ボロンの生長用の触媒、
これはまた煤剤としても知られているが、例えば、アル
ミニウムまたはアルミニウムと、ニッケル、コバルト、
鉄、マンガンまたはクロームとの合金を含有することが
好ましい。

該触媒又は媒剤は、比較的軟質であり、また、切削部材
の使用中に触媒の汚損を低減するためには、結合母材は
、好ましくは、触媒に反応して硬い物質を形成すること
のできる、例えば窒化シリコンの様なセラミック材料を
含有すべきである。研削粒子が主としてダイアモンド、
即ち、合成または天然のダイアモンドから成る圧密体か
ら作られる切削部材の場合には、結合母材は、使用され
るとすれば、ダイアモンドの生長用触媒を含有すること
が好ましく、該触媒としては、コバルト、ニッケルまた
は鉄の様な周期表の肌群の金属またはこれら金属の合金
が好適である。切削部村形成用のダイアモンドまたは等
軸晶系窒化ボロンの圧密体は、一般に、研削粒子が結晶
学上安定な温度と圧力との条件の下で製造される。支持
部材は、一般に、小さな板、例えば、薄い円形の円板ま
たは円形のプラグの形状を有し、これらの形成において
、その頭部が広がっていてもよく、また、結着されたカ
ーバィドまたは、硬い金属、或はその他の好適な硬い材
料、多くの場合には、例えば高い弾性ェネルギ係数を有
するＭまたはＴシリーズの鋼から成るものである。

該支持部材は、切削部材の工具への固定を容易にする圧
密体を形成する。支持部材は、有効切削力からはなれた
切削部材側部で切削部材を支持する。上述の如き切削要
素は、比較的高価なだけではなく、その形態のために、
その用途においても制限されている。切削部村の上面に
形成されるチッピング面において、その切削エッジにお
いて、かつ、その露出面において、切削部材は、急速な
摩耗と、引裂きとを受け、そして、多くの場合には、そ
の全部を完全に使用することはできない。本発明は、切
削部材から作られた芯領域と、該領域を少くともその周
面で包囲する殻の形状の、硬質材料から作られた外側領
域とを有する複合ブランクを切断して上述の種類の切削
要素を形成することを特徴とする方法によりこれ等の問
題に解決を与えるものである。すなわち、本発明の岩石
、金属等の加工切削要素の製造方法は超硬質材料からな
る芯領域と、この芯領域に結着されており、この芯領域
を、その少くとも外周面において、殻の形状をなして包
囲しており、かつ、硬質材料からなる外側領域と、から
なる複合ブランクを調製し、この複合ブランクを切断し
て、前記硬質材料からなる支持部材と、前記超硬質材料
からなり、前記支持部材に結着されており、かつ、所望
の形状を有する切削部材とからなる、少くとも１個の切
断体からなる切削要素を切り出す、ことを含むものであ
る。

複合ブランクの切断体、つまり切削要素が襖形をなして
いることが好ましく、該切削要素の頂・底両面が平坦で
相互に平行であれば好ましい。切削要素の支持部材と、
切削部分とは、同一の高さを有してもよいが、切削要素
の支持部材の全底面と、全背面とを支持するものである
ことも可能である。本発明の切削部材は、１個の露出し
た刃先点、および、幾つかの露出した切削エッジとを形
成し、それにより、この切削要素は特に多機能性であり
、かつ旋削、フうィス削り、および穿孔などの作業に使
用可能である。

切削部材が、コーナー領域で拡大している圧密体で形成
されているので、切削部材が使用される際、切削部分か
ら支持部材への、そして、できれば工具全体への熱の除
去および摩耗と引裂きとの低減を生ずる。更に、切削部
材の使用に対しかなり改善された性能が得られ、その機
能能力の損失なしにかなり長い使用時間が得られる。加
工すべき被加工品に対して切削部材のなす角度をかえる
ことにより、切削部村は、切削に、または、引掻きのみ
に、あるいはマーキングまたはすりとりに使用可能であ
る。その上、切削部材は、支持部材により強固に保持さ
れ、支持されている。特に、これ等の切削要素の製造は
、種々な異なる形状において、簡単かつ安価である。複
合ブランクは、通常の切削要素または特殊な形状の切削
要素に対しても、基本的に好適な形状を有し得る。

好適な形状では、複合プランクの外側領域は、芯領域を
その周面のみで包囲する環状体から成り、それを例えば
、放電加工法で切断すると、渓形断片の形状の切削要素
が作られ、その襖尖端領域の全体は、多結晶のダイアモ
ンドまたは同様な超硬質切削材料から成るものである。
この形状の切削部材は、５つの露出した切削エッジを有
し、その上下の両面に形成される切削エッジは渓形の鋭
利な端部で内側切削エッジと交差して、上下二つの切削
刃先点を形成する。他の好適な実施例において、複合ブ
ランクの外側領域が、その底を閉じた中空円筒を形成し
ているものであってもよく、その中空の空間は、芯領域
で完全に充填されている。

該複合ブランクが切断されたとき、複数個の切削要素が
形成され、各切削要素は、その切削部材に対しそれ自身
の支持部材を有していて特に良好な支持性を有している
。この場合、切削部材は、３つの角度をなして交差する
境界線に沿う３つの切削エッジを形成する。本発明の２
つの実施態様を添附図面を参照して下記に詳細に説明す
る。

第１図に示す切削要素１は、多結晶質のダイアモンドま
たは類似の超硬質切削材料から作られた切削部材２と、
超質金属または結着されたカーバィド、例えば、タング
ステンカーバイド、チタニウムカーバイド、タンタルカ
ーバイドまたはこれ等の混合物から作られた支持部材３
とから成る。

好ましくは、支持部材３は、コバルト、ニッケル、鉄等
またはこれ等の混合物から成る金属結合母材を有してい
る。金属結合母材は、通常、使用されるカーバイドの約
３乃至３５重量％の量を有している。切削要素１は、第
３図に例示されているように、硬質金属または結着され
たカーバィドで構成され、かつ、周囲のスリーブを形成
している外側領域６と、それによって包囲されている切
削部材の芯領域５を有する複合ブランク４の切断体（分
割部分体）で作られる。

第３図に示す如く、この外側領域６は、環状体または円
筒体の形状を有し、その環状内または内側の空間は、円
柱形ないし円板形状の芯領域５で充填されている。従っ
て、該複合ブランクを切断分割して形成された切削要素
は、裸形であり、このとき、切削部材２と、支持部材３
とは、同一の高さを有している。切削部材２は、切削要
素１の全高にわたって延びる切削エッジ７と、刃先を形
成する如く切削エッジ７に１点で交差する２個の上、下
エッジの他に、切削エッジ８，９とを有している。第１
図に示す矢印は、加工すべき被加工品が切削要素に対し
て移動可能な加工方向を示す。勿論、被加工品を、一個
所に静止保持し、切削要素を所望の方向へ移動させても
よい。襖の鋭利な先端部により形成される角度は、変更
可能であるが、通常、４５０，６００ または９００の
角度が選定される。切削部材の裸側面または境界面は、
この実施態様では、軸および半径方向において平坦であ
る。第２図に示す切削要素１′は、その形状が第１図の
ものに対応しているが、その切削部材２′の高さは、切
削要素１′全体の高さの一部に相当するだけである。

支持部材３′は切削部材２′を第１図の切削要素の場合
のようにその全背面にわたって支持するだけではなく、
図示されている襖形尖端部分３″で、切削部材の全下面
にわたって支持している。この型式の切削要素は、第４
図に示すように、複合ブランク４′の一部分から形成さ
れる。

このとき、外側領域６′は、底で閉じた中空円筒体を形
成し、即ち、コップの形状を有している。この中空の空
間は、円柱形状ないし円板形状の芯領域５′で充填され
る。切削部材２′は、この場合には、刃先を形成する如
く上側端緑の点で交差する３つの切刃７′，８′，９′
を有している。複合プランク（第３，４図）を作るには
、予じめ形成された結着カーバィド成形体を使用して、
外側領域６または６′を形成する。次に該成形体の内側
空間に、例えば、ダイアモンド粒子とコバルト粉末との
混合物を挿入するのが好ましい。内側空間は、厚さが約
１００ミクロンの薄いジルコニウムまたはタンタルの箔
で裏張りされてもよい。予じめ成形された結着カーバィ
ド成形体６または６′は、芯領域を形成するその充填物
と共に、高圧、高温装置の反応領域内に置かれ、例えば
１５００℃の温度と、例えば約６０キロバールの圧力と
に供され、ダイアモンドとコバルドとの混合物を結着し
て硬い多結晶質結着体が製造される。上記の上昇された
圧力と温度とにおける処理は、約２０分の時間にわたり
継続して実施される。次に、これを放冷してその温度を
環境温度に戻し、圧力を除去する。得られた複合ブラン
ク４，４′では、芯領域５，５′は、外側領域６，６′
と強固に結合され、複合要素を形成する。次に、このブ
ランクは、切削要素を形成する如く、放電加工法などで
切断され、切断体からなる切削要素が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の異なる切削要素の斜視図、第
３図、第４図は、同上の切削要素を切断によって作るた
めのブランクの斜視図を示す。 １，１′・・・・・・切削要素、２，２′・・・…切削
部材、３，３′……支持部村、４，４′……ブランク、
５，５′・・・・・・芯領域、６，６′…・・・外側領
域、７，７′，８，８′，９，９′・…・・切削エッジ
。 第１図第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超硬質材料からなる芯領域と、この芯領域に結着さ
   れてり、この芯領域を、その少くとも外周面において、
   殻の形状をなして包囲しており、かつ、硬質材料からな
   る外側領域と、からなる複合ブランクを調製し、 この
   複合ブランクを切断して、前記硬質材料からなる支持部
   材と、前記超硬質材料からなり、前記支持部材に結着さ
   れており、かつ、所望の形状を有する切削部材と、から
   なる、少くとも１個の切断体からなる切削要素を切り出
   す、ことを含む、岩石、金属等の加工用切削要素の製造
   方法。 ２ 前記複合ブランクの切断体が楔形をなしている、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記複合ブランクの切断体の頂および底両面が平坦
   で、互に平行である、特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ４ 前記複合ブランクの切断体の少なくとも３つの境界
   線が切削エツジを形成するように、互に角度をなして交
   差している、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 前記複合ブランクの切断体において、前記支持部材
   と、切削部材とが、同一の高さを有している、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ６ 前記支持部材が、前記切削部材の全背面と共に全底
   面を支持している特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 前記切削部材が、平坦な横側面を有している特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ８ 前記複合ブランクの外側領域が、前記芯領域をその
   周面でのみ包囲する環状体を形成している特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ９ 前記複合ブランクの外側領域が、その底を閉じた中
   空円筒を形成している特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 １０ 前記複合ブランクの外側領域が、前記芯領域とは
   別個に予成形され、前記芯領域が、該予成形体焼結合さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。