(57)【要約】超研磨材の切削ポイント又は切削端を有する工具挿入体を製造する方法が開示される。炭化物結合体円板のような硬質金属の反対両側のそれぞれに主面（１２，１４）を有する硬質金属の本体（１０）が準備される。本体のそれぞれの主面は超研磨材、典型的に例えばＰＣＢＮやＰＣＤのような研磨材成形体を充填されたポケット（１２）の配列を有する。主面のポケットは、反対側の主面のポケットと整合するように配置される。本体は、一方の主面から他方の主面へと超研磨材を充填されたそれぞれのポケットにて交差する少なくとも二組の平面に沿って切断されて、工具挿入体が形成される。本体の切断は超研磨材を露出させて工具挿入体に切削チップ又は切削端を形成するように行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）  反対両側にそれぞれ主面を有し、各主面は超研磨材を充填されたポケットの配列を有し、一方の主面の各ポケットは反対側の主面のポケットと整合している硬質金属本体を準備する段階と、
（ｉｉ）  工具挿入体を製造するために、それぞれの超研磨材を充填されたポケットにおいて交差する少なくとも二組の平面に沿って、一方の主面から反対側の主面まで前記本体を切断する段階とを含む工具挿入体の製造方法。
【請求項２】
前記硬質金属が、炭化物結合体、鉄金属および高融点金属を含む群から選ばれる請求項１に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項３】
前記超研磨材が研磨材成形体である請求項１または請求項２に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項４】
前記研磨材成形体がＰＣＤまたはＰＣＢＮである請求項３に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項５】
前記本体が円板形状である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項６】
前記円板の直径が約５５ｍｍ〜約１２５ｍｍであり、その厚さが約１．６ｍｍ〜約３０ｍｍである請求項５に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項７】
前記円板の直径が約８０ｍｍ〜約１００ｍｍであり、その厚さが約２ｍｍ〜約１０ｍｍである請求項６に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項８】
所望の形状を有する多数の工具挿入体を製造するために前記本体を切断するための切断パターンが提供される請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された工具挿入体の製造方法。
【請求項９】
反対両側に主面を有する中央の金属部分と、それぞれの主面に結合され、それぞれが工具挿入体の切削チップまたは切削端を形成する少なくとも一つの超研磨材挿入体とを含む多面体の工具挿入体。
【請求項１０】
前記反対両側の主面に平行な平面に沿って星形形状である請求項９に記載された多面体の工具挿入体。
【請求項１１】
前記超研磨材挿入体が、前記星形工具挿入体の半径方向の切削チップの各々において、両主面に結合されている請求項１０に記載された多面体の工具挿入体。
【請求項１２】
前記反対両側の主面に平行な平面に沿って六角形である請求項９に記載された多面体の工具挿入体。
【請求項１３】
刃先角が６０゜でない三つの切削チップを有する請求項１１に記載された多面体の工具挿入体。
【請求項１４】
前記三つの切削チップの各々において前記超研磨材挿入体が両主面に結合されている請求項１３に記載された多面体の工具挿入体。
【請求項１５】
反対両側に主面を有する中央金属部分であって、それぞれの主面から延在する中央隆起領域およびその隆起領域の周囲に位置する後退領域を含む中央金属部分と、それぞれの後退領域において各々の主面に結合された少なくとも一つの超研磨材挿入体とを含み、各々の超研磨材挿入体により切削チップまたは切削端が形成されている工具挿入体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工具挿入体（ツール・インサート）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研磨材成形体は、硬質の密着した部材となるように結合された、一般に超硬研磨粒子である研磨粒子の多結晶部材である。一般にこのような成形体は、基材、典型的には炭化物結合体の基材に結合される。ダイヤモンドの研磨材成形体はＰＣＤとして知られており、また立方晶窒化ほう素の研磨材成形体はＰＣＢＮとして知られている。
【０００３】
米国特許第４８０７４０２号は、上面および下両にそれぞれ研磨材成形体層の結合された炭化物結合体のような支持部を含む部材を記載している。
【０００４】
ＥＰ０７１４７１９号は炭化物結合体、鉄金属または高融点金属である中央または中間の層に結合された第一および第二の研磨材成形体層を含む工具挿入体を記載している。この工具構成材は研磨材成形体の突出部および側面部を提供し、突出部および側面部は工具挿入体の切削点および切削端を形成する。このような工具挿入体は、例えば米国特許第４８０７４０２号に記載の部材から放電加工によって切出すことができる。
【０００５】
米国特許第５６７６４９６号は、炭化物基材と、その基材の端面に結合されて基材の一方の側面から他方の側面まで延在するＰＣＤやＰＣＢＮのような超硬研磨材の少なくとも一つの本体とを含む金属切削挿入体を記載している。複数の超硬本体は基材のそれぞれの隅部に配置される。同様の挿入体を形成する方法は米国特許第５５９８６２１号および同第５８１３１０５号に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術に記載されている複数の隅部を有する焼結された挿入体を直接形成する方法の主な欠点は、１回の高圧高温サイクルで少数の切断用工具挿入体しか製造されないという規模に関する欠点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、工具挿入体の製造方法は、（ｉ）反対両側にそれぞれ主面を有し、各主面は超研磨材の充填されたポケット（窪み部）の配列を有し、一方の主面の各ポケットは反対側の主面のポケットと整合している硬質金属本体を準備する段階と（ｉｉ）工具挿入体を製造するためにそれぞれの超研磨材の充填されたポケットにおいて交差する少なくとも二組の平面に沿って、一方の主面から反対側の主面まで本体を切断する段階とを含む。
【０００８】
本体の切断は、超研磨材を露出させて工具挿入体に切削チップまたは切削端を形成するような方法で遂行される。
【０００９】
本体は、炭化物結合体、鉄金属および高融点金属から選ばれた硬質金属で形成される。この硬質金属は炭化物結合体であることが好ましい。
【００１０】
超研磨材は、研磨材成形体、好ましくはＰＣＤ又はＰＣＢＮ、最も好ましくはＰＣＢＮである。
【００１１】
本体は円板形状を有することが好ましい。円板は、好ましくは約５５ｍｍ〜約１２５ｍｍ、より好ましくは約８０ｍｍ〜約１００ｍｍの直径を有し、また好ましくは約１．６ｍｍ〜約３０ｍｍ、より好ましくは約２ｍｍ〜約１０ｍｍの厚さを有する。
【００１２】
切断は既知の方法、例えばレーザー切断又は放電機械加工により行うことができる。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、反対両側に主面を有する中央金属部分と、各々の主面に結合された少なくとも一つの超研磨材挿入体とを含み、各々の超研磨材挿入体によって切削チップまたは切削端の形成された多面体の工具挿入体が提供される。多面体の工具挿入体は、好ましくは星形または六角形をしており、刃先角が６０°に等しくない３つの切断チップを有している。
【００１４】
本発明のさらに他の観点によれば、反対両側に主面を有する中央金属部分であって、それぞれの主面から延在する中央隆起領域およびその隆起領域の周囲に位置する後退領域を含む中央金属部分と、それぞれの後退領域にて各々の主面に結合された少なくとも一つの超研磨材挿入体とを含み、各々の超研磨材挿入体により切削チップ又は切削端の形成された工具挿入体が提供される。
【実施例】
【００１５】
本発明の一実施例を添付図面の図１を参照して説明する。最初に図１ａを参照すると、炭化物結合体製の円板形状をした本体１０は、反対両側の主面１４，１６のそれぞれに間隔を隔てたポケットまたは凹部１２の配列を有している。四角形の凹部１２には超研磨材、この例では研磨材成形体が充填されて、研磨材成形体プール（保持部）１８が形成される。炭化物結合体本体１０および研磨材成形体プール１８は高圧／高温の焼結段階時に互いに結合される。
【００１６】
本体１０は、それぞれの研磨材成形体プール１８内で交差する格子状のパターンの切断線２０に沿って切断される。切断は、一方の主面１４から他方の主面１６まで本体を貫通して行われる。製造された製品すなわち工具挿入体が図１ｃに示されている。この挿入体は、各隅部に四角形の研磨材成形体挿入体２４を有する中央の炭化物結合体領域２２を有する。穴２６が、工具に工具挿入体を取付けるために中央領域２２を貫通して形成される。研磨材成形体挿入体２４は工具挿入体の切削端または切削チップを形成する。
【００１７】
本体１０は、例えばタングステン炭化物のような炭化物結合体の本体１０と、有機結合剤のような結合剤で密着状態となるように結合された、例えばＰＣＢＮの研磨材成形体プール１８とを製造するのに必要な特別な形状の構成材を準備することにより形成される。グリーン体すなわち未焼結体は、それらの領域部分および帯材をカプセル内に適当に位置決めすることにより作られる。カプセルは通常の高温／高圧装置の反応ゾーンに置かれる。グリーン体に適当な高温および圧力の状態、例えばプール内に存在する研磨材が結晶学的に安定な状態を与えることにより、図１ａおよび図１ｂに示されるような焼結された硬質の結合体が製造される。本発明方法で製造される工具挿入体の個数をさらに増大させるために、適当な高温および圧力の状態が与えられる前に、多数の円板１０がそれぞれの研磨材成形体を整合させて互いに重ねられる。これは以下に説明する他の実施例にも適用される。
【００１８】
図２の実施例は図１の実施例と類似しており、同様の部分は同じ符号を付されている。図２ｃに示されるように、四角形の工具挿入体とともに三角形の工具挿入体を製造するために別の切断線形状又はパターンが示されている。
【００１９】
本発明の他の実施例が図３に示されている。炭化物結合体の円板形状の本体４０は、反対両側の主面４４，４６に形成された間隔を隔てられたポケットまたは凹部４２の配列を有する。ポケット４２には研磨材成形体が充填されて、プール４８が形成される。ポケット４２の配列は、プール４８が切断線５０，５２で切断される菱形の頂点に位置するように配列される。本体４０は切断線５０、およびそれぞれのプール４８において切断線５０と横切って交差する切断線５２に沿って切断される。製造された工具挿入体は図３ｃに示されている。この工具挿入体は、各隅部に研磨材の切削チップ５８を有する炭化物結合体の本体５６を含む。中央に位置する穴６０は工具挿入体を貫通して形成される。
【００２０】
図４の実施例は図３の実施例に類似しており、同様部分は同じ符号を付されている。ポケット４２の配列は、切断線５０，５２の格子状のパターンを使用して図４ｃに示されるような四角形または矩形の挿入体を製造するような配列とされている。
【００２１】
図５の実施例は図４の実施例に類似しており、同様部分は同じ符号が付されている。しかしながらこの実施例では、図５ｃに示されるように刃先角が９０゜未満の４つの切削チップを有する多面体の工具挿入体を製造するために、本体は線５０ａ，５０ｂおよび５２ａ，５２ｂに沿って切断される。同様の切断パターンは、図１および図２を参照して説明した実施例に使用することもできる。
【００２２】
図６の実施例は図３の実施例に類似しており、同様部分には同じ符号が付されている。しかしながらポケット４２は、切断線５０，５１，５２により規定される三角形の頂点に位置するように配列される。切断線５０，５１，５２のパターンは、図６ｃに示されるような三角形の挿入体を製造するパターンである。
【００２３】
図７の実施例は図３の実施例に類似している。しかしながら研磨材成形体４０のプール４８は、図７ａに示したパターンを形成するように配置されている。本体４０は切断線６２に沿って切断され、図７ｃに示した多面体の切削用工具挿入体が製造される。このように製造された工具挿入体は、刃先角が６０゜に等しくない三つの研磨材成形体の切削チップ６６を有する炭化物合結合体の本体６４を有する。中央に位置する穴６８は工具挿入体を貫通して形成される。
【００２４】
図８ｂは反対両側に主面７２，７４を有する炭化物結合体７０の横断面の一部を示している。この円板は多数の間隔を隔てた凹部領域７６をそれぞれの平坦面７２，７４に有している。これらの凹部領域７６はプール７８を形成するように研磨材成形体を備えている。格子状のパターンの線８０（ただ一つの方向が図８ｂに示されている）に沿って本体７０を切断することにより、図８ｃに示されるような工具挿入体が製造される。この工具挿入体は、各隅部に位置する研磨材成形体８４を有する四角形の炭化物結合体の本体８２を含む。中央に位置する穴８６は中央の炭化物領域８８を貫通して形成される。この中央炭化物領域８８は成形体を含む隅部８４よりも隆起しており、これによりチップ・ブレーカを形成している。このような隆起領域は前記の他の実施例のいずれも含むことができる。
【００２５】
前記実施例で、本体の切断は、例えばレーザー切断や放電機械加工のようなこの分野で周知の方法により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１ａは本発明方法で使用される本体の一実施例の斜視図であり、図１ｂは図１ａの本体の断面図であり、図１ｃは本発明方法で製造された工具挿入体の斜視図である。
【図２】図２ａは本発明方法で使用される本体の斜視図であり、図２ｂはその本体の断面側面図であり、図２ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図３】図３ａは本発明方法で使用される他の本体の斜視図であり、図３ｂはその本体の断面側面図であり、図３ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図４】図４ａは本発明方法で使用される他の本体の斜視図であり、図４ｂはその本体の断面側面図であり、図４ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図５】図５ａは本発明の方法で使用される他の本体の斜視図であり、図５ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図６】図６ａは本発明方法で使用される他の本体の斜視図であり、図６ｂはその本体の断面側面図であり、図６ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図７】図７ａは本発明の方法で使用される他の本体の斜視図であり、図７ｂはその本体の断面側面図であり、図７ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図８】図８ｂは他の本体の断面側面図であり、図８ｃは工具挿入体の実施例の斜視図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
2005517542.tif 000005
【図２（ａ）】
2005517542.tif 000006
【図２（ｂ）】
2005517542.tif 000007
【図２（ｃ）】
2005517542.tif 000008
【図３（ａ）】
2005517542.tif 000009
【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
2005517542.tif 000011
【図４（ａ）】
2005517542.tif 000012
【図４（ｂ）】
2005517542.tif 000013
【図４（ｃ）】
2005517542.tif 000014
【図５（ａ）】
2005517542.tif 000015
【図５（ｃ）】
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【図６（ａ）】
2005517542.tif 000017
【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
2005517542.tif 000021
【図７（ｃ）】
2005517542.tif 000022
【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【国際調査報告】
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