专利名称：：切削元件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及工具部件。
背景技术：
：复合耐磨坯块形式的工具部件，尤其是切削元件，在现有技术中是公知的并且专门用于各种切削、钻孔、车削和其它研磨操作。工具部件通常包括一层或一片(table)粘合至硬质合金基质的超硬耐磨材料。工具部件具有大致圆柱形形状，并且超硬耐磨材料层或片粘合至圆柱形基质的两个平面端之一。超硬耐磨材料通常为多晶金刚石(PCD)或多晶立方氮化硼(PCBN)。在使用中，超硬耐磨材料层或片的上部暴露周边边缘是为部件提供切削边缘的边缘。在钻孔中，例如，切削元件通常安装为相对于部件穿过岩石的前进方向成负倾角，如附图中的图1所示。参考图1，现有技术的切削元件包括粘合至硬质合金基质12的超硬耐磨材料层10。切削元件为圆周形形状。层10的周边边缘14为元件提供了切削边缘。图1示出了在箭头16方向上前进进入岩石面或其它工件18的切削元件。在这种前进中，相当的负荷放置在层10的前平面20上。这样就在切削元件上产生了显著的弯曲力矩并且因此在该元件上产生了应力。这种应力导致了破裂和剥落。美国专利4,109,737公开了一种用于对岩石钻孔的旋转钻，其包括多个安装在钻头冠部中的多个切削元件。每个切削元件包括有细长销，该销具有一薄层粘合至销自由端的晶态金刚石。该层晶态金刚石为钻头提供了弧形的切削表面。
发明内容根据本发明，一种工具部件包括有粘合至基质的超硬耐磨材料层，该超硬耐磨材料层包括一对相对的端面、限定在端面之间的上表面、以及至少一个限定在各个端面和上表面的相交处的弧形且锥形的切削边缘。端面优选地是与切削边缘互补的锥形。工具部件的各个切削边缘以及通向切削边缘的各个端面通常为楔形。这意味着切削边缘和端面将具有通常汇聚的区域。优选地汇聚区域在想象中位于切削边缘之上，因而提供了弧形的切削边缘。该层的上表面通常遵循与各个切削边缘相同或类似的轮廓，至少在切削边缘的区域。在本发明的一个形式中，工具部件具有表现有相对端部和弧形侧面的基本上圆柱形形状，该超硬耐磨材料层位于弧形侧面中并且表现出弧形上表面。在本发明的另一个形式中，工具部件具有基本上矩形或圆柱形的基质，表现出弧形上表面的超硬耐磨材料层粘合至所述基质。超硬耐磨材料层和基质之间的界面是平面、弧形或其它轮廓。超硬耐磨材料层为PCD、PCBN或CVD金刚石。基质典型地为硬质合金基质，并且优选地为硬质碳化钨基质。本发明的工具部件可用于多种研磨操作。优选地，工具部件用作用于地下岩石钻孔的钻头中的切削元件或侧刃金刚石。现在将结合附图以举例的方式更详细地描述本发明，在附图中图1是现有技术的切削元件在使用中的侧面剖视图；图2至5是本发明的工具部件的不同实施例的透视图；图6是本发明的工具部件在用来切削工件时的透视图；图7是图6的侧视图；和图8是从中能制造出本发明的工具部件的本体的透视图。具体实施例方式现在将结合附图描述本发明的实施例。附图中的图2至5示出了不同的实施例。首先参考图2，通常为圆柱形的工具部件30包括结合至基质34的超硬耐磨材料层32。层32和基质34之间的界面是平面的。工具部件30具有汇聚的端面38、40以及弧形侧面42。超硬耐磨材料层32在工具部件中纵向地定位。层32呈现出弧形上表面44以及限定在上表面44和各个端面38、40处的弧形且基本上楔形的切削边缘46、48。本发明的第二实施例由图3示出。参考该附图，工具部件包括通常圆柱形的硬质合金基质50。基质50具有平的基面52、弧形侧面54和汇聚表面56、58。在汇聚表面56、58里位于基质中并与之相粘合的是超硬耐磨材料层60。层60沿着轮廓界面62粘合至基质50。层60具有楔形上表面64和楔形切削边缘64、66。本发明的第三实施例由图4示出。这个实施例类似于图3的实施例并且同样的部件带有同样的附图标记。与这个实施例的不同之处在于轮廓界面62基本上为月牙形。本发明的第四实施例由图5示出。参考该附图，工具部件包括通常矩形的硬质合金基质70，其具有平的下表面72和平的上表面74。粘合至平的上表面72的是超硬耐磨材料层76。层76具有上部弧形表面78。而且，层76还在其相对的端部具有会聚表面80、82和基本上楔形的切削边缘84、86。图2至5所示的工具部件仅仅是举例而非限制。不同表面的曲线可以根据超硬耐磨材料层和基质之间的界面形状而变化。切削边缘可以是尖锐的或圆角的。在所有变型中，工具部件将保持其基本上弧形和楔形的切削边缘以及通向切削边缘的表面。工具部件具有特殊的应用，用作旋转钻头的切削元件以及这种钻头的侧刃金刚石。图6和7示意性地示出了图2的工具部件用在旋转钻头中用作切削元件。参考这些附图，切削元件90安装在钻头的冠部中。在使用时，主要切削边缘92在岩层或基质94上进行切削动作。工具部件在箭头96方向上前进进入工具。切削边缘的切削动作类似于图1所示现有技术中的切削元件的动作。然而，基本上楔形的切削边缘92、通向该切削边缘的弧形表面以及弧形上表面98很大程度地减小了当其以类似于船头穿过水体的方式前进穿过基质时施加在超硬耐磨材料层上的负荷。于是，其相当地减小了切削元件所受到的弯曲力矩。本发明的工具部件可以由如图8中示意性示出的已知的超硬耐磨材料/基质本体所制造。本体100包括基质、通常为具有平的下表面104和平的上表面106的硬质合金基质102。粘合至平的上表面106的是超硬耐磨材料的层108。本体为圆柱形形状。坯料110可以从本体100中如虚线112所示那样切割出来。如所示，切割横向于本体100的纵轴并且穿过层108和基质102之间的界面。然后坯料110可以被成形以产生例如如图2所示的工具部件。这仅仅是一种制造本发明的工具部件的方法的举例。各种变型，比如层108与基质104之间的界面轮廓的变型，也将落入本发明的范围内。权利要求1.一种包括有粘合至基质的超硬耐磨材料层的工具部件，该超硬耐磨材料层包括一对相对的端面、限定在端面之间的上表面、以及至少一个限定在各个端面和上表面的相交处的弧形且锥形的切削边缘。2.根据权利要求1的工具部件，其特征在于，端面是与切削边缘互补的锥形。3.根据权利要求2的工具部件，其特征在于，各个切削边缘和端面通常为楔形。4.根据权利要求1至3中任一的工具部件，其特征在于，至少在切削边缘的区域，上表面大致遵循与各个切削边缘相同或类似的轮廓。5.根据权利要求1的工具部件，其特征在于，工具部件具有呈现有相对端部和弧形侧面的基本上圆柱形形状，该超硬耐磨材料层位于弧形侧面中并且呈现出弧形上表面。6.根据权利要求1的工具部件，其特征在于，包括基本上矩形或圆柱形的基质，该超硬耐磨材料层粘合至基质，该超硬耐磨材料层呈现出弧形上表面。7.根据前述任一权利要求的工具部件，其特征在于，超硬耐磨材料层与基质之间的界面是平面、弧形或其它轮廓。8.根据前述任一权利要求的工具部件，其特征在于，超硬耐磨材料层为PCD、PCBN或CVD金刚石。9.根据前述任一权利要求的工具部件，其特征在于，基质为硬质合金基质。10.根据权利要求9的工具部件，其特征在于，基质为硬质碳化钨基质。11.一种切削或研磨工件或基质的方法，该方法包括步骤1)提供根据前述任一权利要求的工具部件；2)提供工件或基质；3)将工件或基质与工具部件的弧形且锥形切削边缘相接触；和4)使切削边缘前进进入工件或基质。12.根据权利要求11的方法，其特征在于，工具部件是用于地下岩石钻孔的钻头中的切削元件或侧刃金刚石。13.一种制造根据权利要求1至10中任一的工具部件的方法，该方法包括步骤1)提供包括有粘合至基质的超硬耐磨材料层的本体；2)从本体横向于本体的纵轴且穿过超硬耐磨材料层与基质的界面切割出坯料；和3)将坯料成形为工具部件所需要的形状。全文摘要一种工具部件，其典型地为旋转钻头中的切削元件或侧刃金刚石，包括有粘合至基质的超硬耐磨材料层，该超硬耐磨材料层包括一对相对的端面、限定在端面之间的上表面、以及至少一个限定在各个端面和上表面的相交处的弧形且锥形的切削边缘。工具部件的各个切削边缘以及通向切削边缘的各个端面通常为楔形，该层的上表面通常遵循相同或类似的轮廓，至少在切削边缘的区域如此。文档编号B22F5/00GK1759226SQ200480006292公开日2006年4月12日申请日期2004年2月11日优先权日2003年2月11日发明者克劳斯·坦克申请人:六号元素(控股)公司