[发明专利]制造带有供夹紧用的孔眼的插夹件的方法

说明书

本发明涉及一种用来制造多晶金刚石或立方晶格一氮化硼切割插夹件的高压／高温(HP／HT)制造方法。具体说，本发明是对该HP／HT工艺的一种改进，采用该方法可以使切割插夹件具有更好的生产经济性，并具有可夹持性能。

在一些非铁合金，例如铜、镁及铝的机加工中，金刚石是最好的工具材料，而立方晶格的一氮化硼(cBN)则非常适合于以高速来加工淬火钢，冷硬铸铁和铸铁。

在这类作业中使用的插夹件，或者被称作PCD(多晶金刚石烧结坯)或者被称作PcBN(多晶立方晶格一氮化硼烧结坯)，它们包括一个烧结的碳化物主体，并覆有一层金刚石或cBN涂层，该涂层是在高温高压下形成的，使金刚石或cBN具有稳定的相结构。或者通过钎焊的方法，至少在一个角部或者沿其一个边缘使该插夹件具有金刚石或cBN的质地。

这类插夹件的制造方法在US，3，745，623；3，743，489以及4，525，179和美国专利申请08／446，487及08／446，490中已有所公开，这些说明在本发明中被用作参考。

用于机加工的许多插夹件都具有一个中心孔，以便与刀把夹合在一起。对于钎焊插夹件来说，可以将一个PCD／CBN的顶部钎焊到一个已经带有孔眼的主体上，从而实现上述目的，也可以在以后切出孔眼，该方法成本高，因为切割通常要通过放电加工(EDM)形成一个小孔，然后再丝切(Wire cutting)形成实际尺寸的孔眼。采用该方法只能制作直孔，而有些孔，例如具有圆槽形断面的孔眼则无法令人满意的切出。

本发明的一个目的在于解决上述现有技术中所存在的难题。

本发明的另一个目的在于提供一种在坯料中制作孔眼的方法，该坯料要经过高压和高温的处理，以使金刚石或cBN稳定。

根据本发明，制孔作业是通过在烧结碳化物坯料上设置一个孔眼来完成的。在HP／HT处理过程中，为孔眼设置一个柱塞，它由烧结碳化物材料组成，周围环绕一个用耐高温材料制成的套筒，例如用铌制作的套筒。在HP／HT处理之后，很容易将该柱塞除去，例如对耐高温的金属进行化学浸滤，将柱塞除去。

图1是经本发明改进的HP／HT容器的一剖面图。

图2是本发明方法的分解透视图。

同时采用高压和高温技术的设备在现有技术中已是公知的了。参照附图1，可将HP／HT容器10装入该设备的空间中使之处于HP／HT环境下。该组件由一个罐11组成，它包括一个圆筒12和一个盖13，它们由屏蔽金属制成，该金属可选自于锆、钛、锂、铌和钼。

将带孔的烧结碳化物坯料16放入圆筒12中。该孔可以是一圆柱孔，也可以是其他形状的孔，例如在坯料的一侧或两侧完全的或部分的斜削或斜切。在孔中装有一个与其几何形状相同的塞子。该塞子最好由烧结的碳化物组成，并且最好与烧结碳化物坯料25的组分相同，或者由陶瓷材料组成，塞子周围环绕着一个由高熔点金属制成的套筒20，最好由铌制成，其壁厚为0．25～0．5mm。

将含有金刚石或cBN粉末的混合物装入到容器内，例如形成一个顶层或制成沟槽状，如美国专利申请08／446，487及08／446，490所述，或者制成其他任何适合的形状。将该容器封闭好并放入HP／HT设备内。将压力和温度升高，使金刚石或cBN能稳定足够长的时间以便产生烧结，在压力下使装料作短时间冷却，待压力消失之后便获得烧结坯料。

利用放电加工可以将柱塞去除掉。但最好利用机械方法或者化学方法将其去除，例如用氢氧化钾可以去除掉铌。在一优选的实施例中，烧结的碳化物柱塞25可以重复使用。最后将烧结坯料磨制成所需的形状，圆形、三角形或方形，并使之具有所需的尺寸。

作为本发明的一个实施例，一烧结碳化物圆盘，其组分为WC+重量占16％的Co，其直径约为22mm，厚度为6mm，中心孔直径为4mm，并带有四个沟槽，它们最好沿坯料的周边表面均匀分布。这些沟槽的横截面大致为半圆形，其直径约为4mm。将烧结后的碳化物圆盘放入一个铌杯中。将一个柱塞挤入圆盘的孔中，该柱塞由一根直径为3mm的烧结碳化物圆棒组成，其组分为WC+16％的Co，然后将其放入一根壁厚为0．5mm的铌管中制成。用一种cBN粉末混合物填充所述的沟槽，该混合物的组份相当于商品级别MN50的Megadiamond，然后，将容器密封好，并按照US，5，115，697号专利所描述的方法在高温高压下进行处理，冷却后就形成的烧结坯料。在液态的氢氧化钾溶液中进行浸滤，用化学的方法将柱塞去除。然后再对坯料进行研磨，使之具有SNGA120408的衬垫风格，它带有一个中心孔眼，可以与一刀把牢牢地固定在一起。