本發(fā)明專利技術(shù)的實(shí)施例包括復(fù)合制品和制造這種制品的方法，該復(fù)合制品包括至少一第一區(qū)域和一第二區(qū)域。第一區(qū)域可包括第一復(fù)合材料，其中第一區(qū)域包括小于５ｗｔ．％重量的立方相碳化物，第二區(qū)域可包括第二復(fù)合材料，其中第二復(fù)合材料在至少一種特性方面與第一復(fù)合材料不同。復(fù)合制品還可包括至少一個(gè)冷卻劑通道。在某些實(shí)施例中，第一和第二復(fù)合材料可以各包括粘結(jié)劑中的硬顆粒，其中這些硬顆粒獨(dú)立地包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氧化物及其固溶體中至少之一，并且粘結(jié)劑包括從鈷、鎳、鐵及其合金中選出的至少一種金屬。在具體實(shí)施例中，第一復(fù)合材料和第二復(fù)合材料可以各包括粘結(jié)劑中的金屬碳化物，例如硬質(zhì)合金。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)總體上涉及形成具有復(fù)合構(gòu)造的制品(例如，工具坯)的方法，所 述復(fù)合構(gòu)造包括不同的成分和/或微觀結(jié)構(gòu)的區(qū)域。本專利技術(shù)還涉及旋轉(zhuǎn)工具和 旋轉(zhuǎn)工具的工具坯，旋轉(zhuǎn)工具具有復(fù)合構(gòu)造和至少一個(gè)冷卻劑通道。本專利技術(shù) 的方法基本上應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)工具的生產(chǎn)，并且可以例如應(yīng)用于硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)工 具的生產(chǎn)，該硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)工具用于材料去除操作，例如鉆孔、鉸孔、鉆埋 頭孔、鏜孔和端銑削。
技術(shù)介紹
硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)工具(即，受到驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的工具)通常用于機(jī)加工操作， 例如鉆孔、鉸孔、鉆埋頭孔、鏜孔、端銑削和攻絲。這類工具一般具有實(shí)心 的整體構(gòu)造。這類工具的制造過程可以包括固結(jié)冶金粉末(包括微粒陶瓷和 粘結(jié)金屬)，以形成壓塊。然后燒結(jié)該壓塊以形成具有實(shí)心整體構(gòu)造的圓柱 形工具坯。正如這里所使用的，整體構(gòu)造是指工具由例如硬質(zhì)合金材料構(gòu)成， 該材料在工具內(nèi)的任何工作容積處都具有大致相同的特性。在燒結(jié)之后，對 工具坯進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工，以形成旋轉(zhuǎn)工具的具有特定幾何形狀的切削刃和 其它部件。旋轉(zhuǎn)工具包括例如鉆、端銑刀、鉸刀和絲錐。由硬質(zhì)合金構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)工具適合于許多工業(yè)應(yīng)用，包括由例如金屬、木 材和塑料制成的材料的切割和成形。硬質(zhì)合金工具因這些材料的特性中結(jié)合了拉伸強(qiáng)度、耐磨性和韌性而在工業(yè)上很重要。硬質(zhì)合金材料包括至少兩相 至少 一種硬陶資組分和由金屬粘結(jié)劑構(gòu)成的柔軟基體。硬陶瓷組分可以是例 如在元素周期表中位于IVB至VIB族內(nèi)的元素的碳化物。通常的示例是碳 化鴒。粘結(jié)劑可以是金屬或金屬合金， 一般是鈷、鎳、鐵或這些金屬的合金。 粘結(jié)劑將陶瓷組分"接合"在三維空間中互連的基體內(nèi)。硬質(zhì)合金可以通過 固結(jié)由至少 一種粉末陶瓷組分和至少 一種粉末粘結(jié)劑構(gòu)成的冶金粉末混合 物來制造。硬質(zhì)合金材料的物理和化學(xué)性質(zhì)部分地取決于用于生產(chǎn)該材料的冶金粉末的單個(gè)組分。硬質(zhì)合金材料的性質(zhì)由例如陶瓷組分的化學(xué)組成、陶覺組 分的顆粒尺寸、粘結(jié)劑的化學(xué)組成以及粘結(jié)劑與陶資組分的比例確定。通過 改變冶金粉末的組分，可以將諸如鉆和端銑刀的旋轉(zhuǎn)工具生產(chǎn)成具有與特定 應(yīng)用場合相匹配的獨(dú)特性質(zhì)。整體旋轉(zhuǎn)工具還可以包括延伸通過其主體和柄部的冷卻劑通道，以允許 諸如油或水的冷卻劑流到旋轉(zhuǎn)工具的切削表面。冷卻劑可以在柄端部處進(jìn)入 通道并在鉆尖處離開。冷卻劑冷卻旋轉(zhuǎn)工具和工件，并有助于將碎屑和灰塵 從孔中噴出。在機(jī)加工操作期間使用冷卻劑除了延長工具壽命以外，還允許 利用旋轉(zhuǎn)工具的更高的切削速度和更快的進(jìn)給速率。具有冷卻劑通道的旋轉(zhuǎn) 工具特別適合于在硬材料中鉆深孔。然而，旋轉(zhuǎn)工具的整體構(gòu)造在本質(zhì)上限制了其性能和應(yīng)用范圍。例如，圖1示出螺旋鉆10的側(cè)視圖和端視圖，該螺旋鉆10具有用于在諸如木材、 金屬和塑料的構(gòu)造材料中形成并拋光孔的典型設(shè)計(jì)。螺旋鉆10包括最初切 入工件中的橫刃11。鉆10的切削尖14跟隨橫刃11并且在鉆孔的同時(shí)去除 大部分材料。切削尖14的外周16對孔進(jìn)行拋光。在切削過程中，切削速度 從鉆的中心到鉆的外周顯著不同。該現(xiàn)象在圖2中示出，該圖示意性地比較 了典型螺旋鉆的切削尖的內(nèi)徑D1 、外徑D3和中徑D2的切削速度。在圖2(b) 中，外徑D3為1.00英寸，直徑D1和D2分別為0.25和0.50英寸。圖2(a) 示出螺旋鉆以每分鐘200轉(zhuǎn)的速度工作時(shí)三個(gè)不同直徑處的切削速度。如圖 2(a)和(b)所示，在旋轉(zhuǎn)工具的切削刃上的不同點(diǎn)處測量的切削速度將隨著距 工具旋轉(zhuǎn)軸線的距離的增加而增加。由于切削速度的變化，具有整體構(gòu)造的鉆和旋轉(zhuǎn)工具將不能經(jīng)受均勻的 磨損和/或切削和工具切削刃在從工具切削表面的中心到外側(cè)邊緣的不同點(diǎn) 處的開裂。此外，在鉆經(jīng)過表面硬化的材料時(shí)，橫刃一般用于穿透外層，而合使用的整體構(gòu)造的常規(guī)鉆的橫刃的磨損速度將比切削刃的剩余部分的磨 損速度快得多，從而致使這種鉆的使用壽命相對較短。在這兩種情況下，由 于常規(guī)硬質(zhì)合金鉆的整體構(gòu)造，必須頻繁地重新研磨切削刃，從而大大地限 制了刀刃的使用壽命。頻繁的重新研磨和工具改變也會(huì)導(dǎo)致所使用的機(jī)床有 過多的停片幾時(shí)間。因此，已經(jīng)使用了諸如復(fù)合旋轉(zhuǎn)工具的復(fù)合制品，例如在美國專利No.6,511,265中所描述的那些工具，該專利的全部內(nèi)容在此引作參考。如果適當(dāng) 設(shè)計(jì)，復(fù)合旋轉(zhuǎn)工具與具有整體性更強(qiáng)的構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)工具相比可以具有增加 的工具使用壽命。然而，需要這樣的鉆和其它旋轉(zhuǎn)工具，它們在工具的不同 區(qū)域具有不同的特性并包括冷卻劑通道。作為示例，需要這樣的硬質(zhì)合金鉆 和其它旋轉(zhuǎn)工具，無論相對于工具旋轉(zhuǎn)軸在工具表面上的位置如何，都將受 到大致均勻的磨損，并且允許在切削表面處進(jìn)行冷卻。需要一種具有冷卻劑 通道的復(fù)合旋轉(zhuǎn)工具，使得復(fù)合旋轉(zhuǎn)工具可以具有與整體式旋轉(zhuǎn)工具相同的 益處。還需要一種制造復(fù)合旋轉(zhuǎn)工具和包括冷卻劑通道的復(fù)合旋轉(zhuǎn)工具的通 用方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實(shí)施例包括復(fù)合制品，該復(fù)合制品包括至少一第 一 區(qū)域和一第 二區(qū)域。第一區(qū)域可包括第一復(fù)合材料，其中第一區(qū)域包括小于5wt.。/o重量 的立方相碳化物(cubic carbides),第二區(qū)域可包括第二復(fù)合材料，其中第二 復(fù)合材料在至少一種特性方面與第 一復(fù)合材料不同。復(fù)合制品還可包括至少 一個(gè)冷卻劑通道。在一些實(shí)施例中，第一和第二復(fù)合材料可以各包括粘結(jié)劑 中的硬顆粒，其中這些硬顆粒獨(dú)立地包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、 氧化物及其固溶體中至少之一，并且粘結(jié)劑包括從鈷、鎳、鐵及其合金中選 出的至少一種金屬。在具體實(shí)施例中，第一復(fù)合材料和第二復(fù)合材料可以各 包括粘結(jié)劑中的金屬碳化物。所述特性可以是從由彈性模量、硬度、耐磨性、斷裂韌度、拉伸強(qiáng)度、 耐蝕性、熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)構(gòu)成的組中選出的至少一種特性。復(fù)合制品 例如可以是旋轉(zhuǎn)工具、旋轉(zhuǎn)工具坯、鉆、端銑刀、絲錐、桿和棒中之一。在 一些實(shí)施例中，復(fù)合制品還可包括兩個(gè)或更多的冷卻劑通道，并且這些冷卻 劑通道可以是大致直線或大致螺旋線的形狀。本專利技術(shù)的實(shí)施例還包括一種形成制品的方法，該方法包括共擠出包括金 屬碳化物的至少兩種復(fù)合材料以形成生坯。所述復(fù)合材料可以是上述的那 些。可以通過模具進(jìn)行所述至少兩種復(fù)合材料的共擠出，并且在某些實(shí)施例 中，模具可包括用于在生坯中制出內(nèi)部通道的裝置。模具可包括至少一根絲 線以形成生坯內(nèi)的內(nèi)部通道，其中絲線可以是剛性的或柔韌的。實(shí)施例還包括一種制造具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)工具的方法，該方法包括將擠出的第 一粉末金屬置于模具空隙的第 一 區(qū)域中；將第二冶金粉末金屬置于空隙的第二區(qū)域中，所述擠出的第一粉末金屬不同于第二冶金粉末；壓縮模具以使擠出的第 一粉末金屬和第二粉末金屬固結(jié)以形成生坯。可以燒結(jié)生 坯以形成制品。在燒結(jié)之前或之后可以從生坯中去除材料以提供至少一個(gè)切 削刃。讀者通過考慮下面對本專利技術(shù)實(shí)施例的詳細(xì)描述，將理解本專利技術(shù)上述的細(xì)點(diǎn)。附圖說明本專利技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)可以通過參照附圖更好地理解，附圖中 圖l(a)和l(b)分別是具有冷卻劑通道的常規(guī)螺旋鉆的平面圖和端視圖； 圖2(a)是示出圖2(b)所示的常規(guī)螺旋鉆的三個(gè)直徑Dl、 D2和D3處的 切削速度的圖示；圖3(a)和(b)包括根據(jù)本專利技術(shù)方法的實(shí)施例生產(chǎn)的桿的橫截面(圖3(a))和 縱截面(圖3(b))，該桿包括中心碳化物等級B的芯和硬質(zhì)合金等級A本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種復(fù)合制品，包括： 至少一第一區(qū)域和一第二區(qū)域，其中，第一區(qū)域包括第一復(fù)合材料和小于５ｗｔ．％重量的立方相碳化物，第二區(qū)域包括第二復(fù)合材料，其中第一復(fù)合材料在至少一種特性方面與第二復(fù)合材料不同；以及 至少一個(gè)冷卻劑通道。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：普拉卡什K默錢達(dá)尼，邁克爾E沃勒，杰弗里L(fēng)韋戈?duì)柕?/a>，比利D斯韋倫金，
申請(專利權(quán))人：TDY工業(yè)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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