JP2000505362A - カーバイド製切削用インサートを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 切削用工具のためのインサートは、モールド成形された硬質耐熱化合物製のインサートの第１の凹所内に装架された切削用チップを含む。硬質耐熱化合物製のインサートは、切削用工具へインサートを配置するための所定の大きさおよび形状とされた第２の凹所を有している。望ましい切削用チップはダイアモンドであり、望ましい硬質耐熱化合物は、コバルト製バインダーを含むタングステン・カーバイドである。

Description

【発明の詳細な説明】 カーバイド製切削用インサートを製造する方法 技術分野 本発明は切削用装置に関する。より詳細に言えば、本発明は射出成形されるカ ーバイド製インサートを製造する方法に関する。背景技術 カーバイド製切削用チップを用いた切削用工具またはダイアモンド製切削用チ ップを有するカーバイド製インサートを用いた切削用工具は、長年にわたって知 られている。しかしながら、ダイアモンド製切削用チップを有する切削用工具を 製造する場合においては、ダイアモンドをインサートに取り付けたり、典型的に は鋸刃およびそれに類するものである切削用工具のチップに取り付けたりするの に、多くの難しさがあった。特に、ダイアモンドを切削用チップに結合させた状 態を、長い使用期間にわたって維持するのが難しかった。 鋸刃のような切削用工具にダイアモンドを結合させるための多くの方法が試み られてきた。例えば、米国特許第３，１６２，１８７号には、タングステンまた はタングステンカーバイドを適当な網目構造とし、その網目にダイアモンドを充 填したものを開示している。ダイアモンドを充填されたマトリックスがスチール 製の補強用部材の両面に位置付けられた形となり、該スチール製補強用部材が所 定温度の炉内に入れられ、ダイアモンドを充填されたマトリックスをスチール製 インサートに結合させるのである。完成したインサートは、切削用工具の適当な 溝内に挿入され、該溝内でスチール・タングステン・ダイアモンド製のインサー トが適所に鑞付けされる。 米国特許第３，１２２，０３０号には、回転鋸刃に周縁ダイアモンド歯を組み 合わせる方法が開示されている。切削用部分は、金属製マトリックスと、該マト リックスの一面に実質的に均一に分布された、粉砕されたダイアモンドとから構 成されている。マトリックスは、二つのスチール製のラグ間にサンドイッチされ た状態である。ラグは、鋸刃の歯に結合されている。 米国特許第３，１１０，５７９号にも、ダイアモンド製チップを有する鋸刃が 開示されている。鋸刃の切削用要素は、真鍮および鉄の混合物のようなマトリッ クス材料内に埋められ且つ分散されたダイアモンド粗粒から構成されている。切 削用要素は、刃の溝内に挿入される。ダイアモンド製切削用要素は該溝内に結合 されることになる。本発明の開示 本発明の目的は、切削用工具のための、改良された切削用チップを提供するこ とにある。 本発明のもう一つの目的は、切削用工具のための、改良されたダイアモンド製 切削用チップを提供することにある。 本発明のさらにもう一つの目的は、切削用工具のための、射出成形されたカー バイド製インサートを提供することにある。 本発明のさらにもう一つの目的は、切削用工具のための射出成形されたカーバ イド製インサートであって、両側に二つの所定の大きさの凹所を有しており、一 方の凹所が、切削用工具の切削用刃のエッジを受け入れるようになされており、 他方の凹所が、ダイアモンド製切削用チップを受け入れるようになされている、 インサートを提供することにある。 より詳細に言えば、本発明によれば、切削用工具のための切削用刃インサート を製造する方法であって、 噴霧乾燥させた硬質耐熱性化合物を含む混合物を準備する段階と、 該混合物を成形機へと移送する段階と、 該混合物をモールド成形して所定の切削用刃インサートの形状とする段階と、 を備え、 該形状は、切削用チップのための第１の凹所と、切削用工具への取り付けのた めの第２の凹所とを有するものとし、 さらに、 上記切削用刃インサートを焼結させる段階と、 上記第１の凹所内に切削用チップを配置する段階と、 上記第１の凹所内に上記切削用チップを鑞付けする段階と、 を備える、切削用刃インサートを製造する方法が提供される。 望ましくは、切削用チップは、ダイアモンド製切削用チップとし、成形機へ入 れる混合物は、コバルトのバインダーを有するタングステン・カーバイドを含む ものとする。 以下の本発明の例についての説明は、本発明を該例に限定することを目的にな されるものではない。以下の説明を読むことにより、本発明の範囲を逸脱するこ となく多くの変形例が存在することが当業者に理解されるであろう。図面の簡単な説明 添付図面を参照しながら、以下の説明を読むことにより、本発明のより良い理 解が得られるであろう。 図１は、本発明によりカーバイド製インサートを製造する段階の流れを示すた めのブロック図である。 図２は、本発明により射出成形されたインサートの一つの望ましい実施例を示 す斜示図であり、切削用チップを受け入れるための凹所を上面側に見せている。 図３は、図２の射出成形されたインサートを１８０度転回させた斜示図であり 、切削用工具を受け入れるための凹所を上面側に見せている。 図４は、図２および図３のインサートの斜示図であるが、切削用チップのため の凹所内に切削用チップが受け入れられている状態で示されている。望ましい実施例の説明 図１を参照する。約４ないし６重量部のワックス１（一般的にはパラフィン） と、約２ないし４重量部のポリプロピレン２と、約９０ないし９４重量部の噴霧 乾燥された粉末３とが、例えばシグマ型のミキサーのようなミキサー１０に加え られる。噴霧乾燥された粉末３は、典型的には、硬質の耐熱性化合物（例えばタ ングステン・カーバイド）と、金属製バインダー（例えばコバルト）と、ワック スとの混合物である。コバルトは、粉末３のうち、重量で３ないし２５パーセン トを占める。これらの成分は、約１５０ないし２００度Ｃの温度で、約１ないし ３時間かけて完全に混合される。混合物は、大気中で冷却され、周知の任意の造 粒機１２内で粒状にされて、通常は直径１／８インチ（０．３２ｃｍ）以下の大 きさの粒とされる。この混合物は射出成形機２０へと供給される。射出成形機２ ０は、所定の大きさおよび形状のダイを備えており、その結果として、製造され たモールド成形品５２は図２、図３および図４に示すようになる。モールド成形 の段階は、約１５０ないし２００度Ｃの温度（一般的には約１７０度Ｃ）、約１ ２，０００ないし１５，０００ｐｓｉ（８．４×１０⁶ないし１．１×１０⁷ｋｇ ｍｓ／平方メートル）の圧力のもとで行われる。「未熟（ｇｒｅｅｎ）」な状態 の、結果物としてのモールド成形品は、次に脱バインダータンク３０へと送られ る。脱バインダータンク３０は４０ないし６０度Ｃの温度に維持されている。該 タンク３０内では、溶剤（一般的にはナフサ）を再循環させることによりワック スが取り除かれる。その結果としてできる、ワックスを含まない製品は、熱によ る脱バインダー処理に付される。熱による脱バインダー処理は、炉４０内で約１ ５０ないし約５００度Ｃの温度で約６ないし１２時間にわたって行われる。結果 としてできる、熱によりバインダーを除去された製品は、別の焼結炉４０ａに送 ってもよいし、同じ炉４０内にとどめておいて焼結温度まで温度を高めてもよい 。バインダーを除去された製品の焼結は、一般的には約１４００度Ｃで生じる。 このとき、温度は、熱による脱バインダー処理のときの温度から約１４００度Ｃ まで、１分間に１ないし１０度Ｃの割合で段階的に上昇させてゆく。焼結された 製品５２は、炉内で大気温度まで冷却され、それから取り出されて洗浄される。 洗浄には、通常、「粗粒（ｇｒｉｔ）」によるブラスト処理で行われる。焼結さ れた製品５２は、それから、図２に符号５４で示した第１の凹所内に切削用チッ プを受ける態勢となる。 結果物としての、焼結された射出成形品５２は、図２および図３に詳細に示す ように、切削用チップを受け入れるために所定の大きさおよび形状とされた凹所 ５４を含んでいる。さらに射出成形品５２は、第１の凹所５４と反対側に、第２ の凹所５６も含んでいる。第２の凹所５６は、切削用工具（図示せず）の外周縁 エッジを受け入れるために所定の形状および大きさとされている。 図４に示すように、当業界では周知である多結晶ダイアモンド（ＰＣＤ）また は化学蒸着（ＣＶＤ）によって作られたダイアモンドのような、一般的にはダイ アモンドである、切削用チップ５８が、凹所５４内に受け入れられる。切削用チ ップ５８は、例えば、多結晶窒化ホウ素またはそれに類するものでもよい。切削 用チップ５８は、インサート５２の切削用チップのための凹所すなわち第１の凹 所５４内に適合するするような所定の大きさとなるようにカットされる。チップ ５ ８は、符号６２で示すように、任意の公知の方法で凹所５４内に結合される。典 型的な結合方法は、銀をベースとした合金の鑞付け材料またはこれの均等物を利 用した鑞付けである。 本発明の技術的思想を逸脱することなく、本発明の実施例にさまざまな変更を 加えることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月４日（１９９８．２．４） 【補正内容】 請求の範囲 １．切削用工具のための切削用刃インサート（５２）を製造する方法であって 、 ａ．硬質耐熱性化合物（３）を含む混合物を準備する段階と、 ｂ．該混合物を射出成形機（２０）へと移送ずる段階と、 ｃ．前記混合物を射出成形して所定の切削用刃インサートの形状とする段階と 、 を備え、 該形状は、切削用チップ（５８）のための第１の凹所（５４）と、切削用工具 の外周縁を受け入れるための第２の凹所（５６）とを有するものとし、 さらに、 ｄ．前記切削用刃インサート（５２）を焼結させる段階と、 ｅ．前記第１の凹所（５４）内に切削用チップ（５８）を配置する段階と、 ｆ．前記第１の凹所（５４）内に前記切削用チップ（５８）を鑞付けする段階 と、 を備える、切削用刃インサートを製造する方法。 ２．前記切削用チップ（５８）がダイアモンド製切削用チップである、請求項 １に記載の方法。 ３．前記硬質耐熱化合物（３）が、タングステン・カーバイドおよびコバルト を含んでいる、請求項１に記載の方法。 ４．前記コバルトが、前記耐熱化合物（３）の混合物において重量で３ないし ２５パーセントを占めている、請求項３に記載の方法。 ５．前記混合物がワックス（１）およびポリプロピレン（２）を含んでいる、 請求項１に記載の方法。 ６．前記混合物が、４ないし６重量部のワックス（１）と、約２ないし４重量 部のポリプロピレン（２）と、約９０ないし９４重量部の硬質耐熱化合物（３） とを含んでいる、請求項１に記載の方法。 ７．前記耐熱化合物（３）が金属製バインダーを含んでいる、請求項６に記載 の方法。 ８．前記ワックス（１）がパラフィンである、請求項６に記載の方法。 ９．前記硬質耐熱化合物（３）がタングステン・カーバイドを含んでいる、請 求項６に記載の方法。 １０．前記混合物を準備する段階が、約１５０ないし２００度Ｃの温度で、１な いし３時間にわたって行われる、請求項６に記載の方法。 １１．前記焼結させる段階の前に、前記混合物からワックスを除去する段階を備 えている、請求項６に記載の方法。 １２．前記混合物を成形機（２０）へ移送する前に、該混合物を粒状化する段階 （１２）を備えている、請求項１に記載の方法。 １３．前記粒状化する段階（１２）において、前記混合物が直径で１／８インチ （０．３２ｃｍ）以下の大きさに造粒される、請求項１２に記載の方法。 １４．前記モールド成形する段階（２０）が、約１５０ないし２００度Ｃの温度 、約１２，０００ないし１５，０００ｐｓｉ（８．４×１０⁶ないし１．１×１ ０⁷ｋｇｍｓ／平方メートル）の圧力のもとで行われる、請求項１に記載の方法 。 １５．脱バインダータンク（３０）内で４０ないし６０度Ｃの温度で脱バインダ ー用溶剤を用い、前記ワックスが実質的に除去されるまで脱バインダー処理する 段階を備え、該脱バインダー処理する段階が、前記焼結させる段階の前に行われ る、請求項１に記載の方法。 １６．前記溶剤がナフサである、請求項１５に記載の方法。 １７．前記焼結させる段階（４０ａ）の前に、熱で脱バインダー処理する段階（ ３０）を備え、該脱バインダー処理する段階が、１５０度Ｃないし約５００度Ｃ の温度で６ないし１２時間にわたって行われる、請求項１に記載の方法。 １８．前記焼結させる段階（４０ａ）が、１分間に約１ないし１０度Ｃの割合で 温度を段階的に上昇させながら約１４００度Ｃの温度で行われる、請求項１７に 記載の方法。 １９．鋸刃のための切削用刃インサートであって、 射出成形されたカーバイド製インサート（５２）にして、切削用チップ（５８ ）を受け入れるための第１の凹所（５４）と、該インサートを鋸刃に配置させる ための所定の大きさおよび形状とされた第２の凹所（５６）とを有するカーバイ ド製インサート（５２）と、 前記第１の凹所（５４）内に鑞付け（６２）された切削用チップ（５８）と、 を備えた切削用刃インサート。 ２０．前記切削用チップ（５８）がダイアモンド製切削用チップである、請求項 １９に記載のインサート。 ２１．前記射出成形されたカーバイド製インサート（５２）が、タングステン・ カーバイド製である、請求項１９に記載のインサート。 ２２．前記射出成形されたカーバイド製インサート（５２）がコバルトを含んで いる、請求項２１に記載のインサート。 ２３．前記第１の凹所（５４）が、前記インサート（５２）の一方の側に形成さ れており、前記第２の凹所が、前記第１の凹所（５４）の反対側に形成されてい る、請求項１９に記載のインサート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．切削用工具のための切削用刃インサート（５２）を製造する方法であって 、 ａ．硬質耐熱性化合物（３）を含む混合物を準備する段階と、 ｂ．該混合物を成形機（２０）へと移送する段階と、 ｃ．前記混合物をモールド成形して所定の切削用刃インサートの形状とする段 階と、を備え、 該形状は、切削用チップ（５８）のための第１の凹所（５６）と、切削用工具 の外周縁を受け入れるための第２の凹所（５６）とを有するものとし、 さらに、 ｄ．前記切削用刃インサート（５２）を焼結させる段階と、 ｅ．前記第１の凹所（５４）内に切削用チップ（５８）を配置する段階と、 ｆ．前記第１の凹所（５４）内に前記切削用チップ（５８）を鑞付けする段階 と、 を備える、切削用刃インサートを製造する方法。 ２．前記切削用チップ（５８）がダイアモンド製切削用チップである、請求項 １に記載の方法。 ３．前記硬質耐熱化合物（３）が、タングステン・カーバイドおよびコバルト を含んでいる、請求項１に記載の方法。 ４．前記コバルトが、前記耐熱化合物（３）の混合物において重量で３ないし ２５パーセントを占めている、請求項３に記載の方法。 ５．前記混合物がワックス（１）およびポリプロピレン（２）を含んでいる、 請求項１に記載の方法。 ６．前記混合物が、４ないし６重量部のワックス（１）と、約２ないし４重量 部のポリプロピレン（２）と、約９０ないし９４重量部の硬質耐熱化合物（３） とを含んでいる、請求項１に記載の方法。 ７．前記耐熱化合物（３）が金属製バインダーを含んでいる、請求項６に記載 の方法。 ８．前記ワックス（１）がパラフィンである、請求項６に記載の方法。 ９．前記硬質耐熱化合物（３）がタングステン・カーバイドを含んでいる、請 求項６に記載の方法。 １０．前記混合物を準備する段階が、約１５０ないし２００度Ｃの温度で、１な いし３時間にわたって行われる、請求項６に記載の方法。 １１．前記焼結させる段階の前に、前記混合物からワックスを除去する段階を備 えている、請求項６に記載の方法。 １２．前記混合物を成形機（２０）へ移送する前に、該混合物を粒状化する段階 （１２）を備えている、請求項１に記載の方法。 １３．前記粒状化する段階（１２）において、前記混合物が直径で１／８インチ （０．３２ｃｍ）以下の大きさに造粒される、請求項１２に記載の方法。 １４．前記モールド成形する段階（２０）が、射出成形機内において行われる、 請求項１に記載の方法。 １５．前記モールド成形する段階（２０）が、約１５０ないし２００度Ｃの温度 、約１２，０００ないし１５，０００ｐｓｉ（８．４×１０⁶ないし１．１×１ ０⁷ｋｇｍｓ／平方メートル）の圧力のもとで行われる、請求項１に記載の方法 。 １６．脱バインダータンク（３０）内で４０ないし６０度Ｃの温度で脱バインダ ー用溶剤を用い、前記ワックスが実質的に除去されるまで脱バインダー処理する 段階を備え、該脱バインダー処理する段階が、前記焼結させる段階の前に行われ る、請求項１に記載の方法。 １７．前記溶剤がナフサである、請求項１６に記載の方法。 １８．前記焼結させる段階（４０ａ）の前に、熱で脱バインダー処理する段階（ ３０）を備え、該脱バインダー処理する段階が、１５０度Ｃないし約５００度Ｃ の温度で６ないし１２時間にわたって行われる、請求項１に記載の方法。 １９．前記焼結させる段階（４０ａ）が、１分間に約１ないし１０度Ｃの割合で 温度を段階的に上昇させながら約１４００度Ｃの温度で行われる、請求項１８に 記載の方法。 ２０．鋸刃のための切削用刃インサートであって、 モールド成形されたカーバイド製インサート（５２）にして、切削用チップ（ ５８）を受け入れるための第１の凹所（５４）と、該インサートを鋸刃に配置さ せるための所定の大きさおよび形状とされた第２の凹所（５６）とを有するカ ーバイド製インサート（５２）と、 前記第１の凹所（５４）内に鑞付け（６２）された切削用チップ（５８）と、 を備えた切削用刃インサート。 ２１．前記切削用チップ（５８）がダイアモンド製切削用チップである、請求項 ２０に記載のインサート。 ２２．前記射出成形されたカーバイド（５２）が、タングステン・カーバイドで ある、請求項２０に記載のインサート。 ２３．前記モールド成形されるカーバイドがコバルトを含んでいる、請求項２２ に記載のインサート。 ２４．前記第１の凹所（５４）が、前記インサート（５２）の一方の側に形成さ れており、前記第２の凹所が、前記第１の凹所（５４）の反対側に形成されてい る、請求項２０に記載のインサート。 ２５．前記モールド成形されたカーバイド製インサート（５２）が、射出成形さ れたカーバイド製インサートである、請求項２０に記載のインサート。