[发明专利]用于对超级磨料工件进行磨削的磨料物品

说明书

技术领域

以下内容是针对磨料物品，并且更具体地说是适合用于对超级磨料工件进行磨削的粘结的磨料物品。

背景技术

用于机加工应用的磨料典型地包括粘结的磨料物品以及涂覆的磨料物品。涂覆的磨料物品通常包括一种分层的物品，该物品包括背衬和将磨料颗粒固定在背衬上的粘合剂涂层，其最常见的例子是砂纸。粘结的研磨工具由处于轮状、盘状、段状、镶嵌针状、磨石状以及其他工具形状（它们可以被安装在一个机加工装置上，例如一个磨削或抛光装置）的形式的硬的、并且典型是整体的、三维的磨料复合材料组成。

粘结的研磨工具通常有三种相态，这三种相态包括磨料颗粒、粘结剂材料、以及孔隙，并且能以多种“等级”和“结构”来制作，这些“等级”和“结构”已经根据本领域的惯例通过该磨料复合材料的相对硬度和密度（等级）并且通过该复合材料中的磨料颗粒、粘结剂以及孔隙的体积百分比（结构）来定义。

一些粘结的研磨工具可能特别有用于磨削和抛光硬质材料，如在电子和光学行业中使用的单晶材料以及用于工业应用如地层钻孔中的超级磨料材料。例如，聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact）（PDC）切削元件典型地被固定到在石油和天然气行业中用于地层钻孔应用的钻头尖的头部上。这些PDC切削元件包括一层超级磨料材料（例如金刚石），该材料必须被磨削至特定的规格。使这些PDC切削元件成型的一种方法是使用粘结的研磨工具，这些研磨工具典型地结合了包含在一种有机粘结剂基质中的磨料颗粒。

该行业继续要求改进的能够磨削超级磨料工件的方法及物品。

发明内容

根据一个方面，一种磨料物品包括一种粘结的磨料，该磨料具有一个本体，该本体包括被包含在一种粘结剂材料中的磨料颗粒，其中该本体以用于无心磨削操作的不大于约350J/mm³的平均比磨削能（specific grin ding energy）（SGE）、至少约8mm³/sec的平均材料去除率（MRR）来磨削一种具有至少约5GPa的平均维氏硬度的超级磨料工件。

根据另一个方面，一种磨料物品包括一种粘结的磨料，该磨料具有一个本体，该本体包括多个包含在一种复合粘结剂材料内的磨料颗粒，该复合粘结剂材料包括一种有机材料和一种金属材料，其中该复合粘结剂材料具有不大于约3.0MPa m^0.5的断裂韧度。

在又另一个方面，一种磨料物品包括一种粘结的磨料，该磨料具有一个本体，该本体包括多个包含在一种复合粘结剂材料内的磨料颗粒，该复合粘结剂材料包括一种有机材料和一种金属材料，其中该粘结剂材料具有的按体积计的有机材料（OM）与按体积计的金属材料（MM）之比（OM/MM）是不大于约0.25。

在又另一个方面，一种磨料物品包括一种粘结的磨料，该磨料具有一个本体，该本体被配置为磨削包括超级磨料材料的工件，其中该本体具有多个包含在一种复合粘结剂材料中的磨料颗粒，该复合粘结剂材料包括一种有机材料和一种金属材料，其中在该复合粘结剂材料的金属材料中包含按体积计不小于约82％的这些磨料颗粒。

根据一个方面，具有一个本体的一种粘结的磨料包括多个包含在一种复合粘结剂材料中的磨料颗粒，其中该复合粘结剂材料具有不大于约3.0MPa m^0.5的断裂韧度，并且在具有至少约5GPa的平均维氏硬度的超级磨料工件的无心磨削的过程中该本体包括对于至少约8mm³/sec的平均材料去除率（MRR）而言不大于约150W/mm的磨削临界功率。

在另一个方面，一种形成磨料物品的方法包括：形成一种混合物，该混合物包括有机材料、金属材料以及磨料颗粒；并且对该混合物进行处理以形成一种磨料物品，该物品具有一个本体，该本体包括多个包含在一种复合粘结剂材料内的磨料颗粒，该复合粘结剂材料包括一种有机材料和一种金属材料，其中该粘结剂材料具有的按体积计的有机材料（OM）与按体积计的金属材料（MM）之比（OM/MM）是不大于约0.25。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1包括根据一个实施方案的一种磨料物品的图解；

图2包括根据一个实施方案的一个磨削操作的图；

图3包括根据一个实施方案的一种粘结的磨料本体以及一种常规样品的平均功率（kW）相对于平均材料去除率（mm³/sec）的一个曲线图；