[发明专利]磨削方法和磨料制品

说明书

背景技术

聚晶金刚石复合片（PDC）包括结合至碳化钨基材的聚晶金刚石层。聚晶金刚石层提供高硬度和耐磨性，而碳化钨层改进复合材料的韧性。PDC通常用作用于钻孔至地表以获得天然资源的勘探钻头的切削刀头。

具有金刚石磨粒的树脂结合剂磨轮可用于将PDC研磨和精整至其最终指定尺寸。由于两个相异硬度的材料的界面，PDC极难以研磨。由于聚晶金刚石层的极高硬度，在树脂结合剂磨轮中的金刚石磨料极快钝化。另外，碳化钨基材承载磨轮，从而降低了研磨轮进一步磨削聚晶金刚石层的能力。因此，树脂结合剂磨轮必须用碳化硅石不时地修整，以降低或消除磨轮的碳化钨负载，并暴露新的金刚石切削点。

发明内容

为了改进使用树脂结合剂磨轮所进行的PCD的磨削，希望减少或消除用碳化硅石不时修整树脂结合剂磨轮的需要。减少或消除修整树脂结合剂磨轮的需要而同时仍然获得在PDC的聚晶金刚石层上的可接受的切削速率会改进磨削操作的安全性和效率。如果树脂结合剂磨轮在精整磨削PDC时不需要不时的修整，则磨轮操作者可运行不止一个磨床。

因此，在一方面，本发明在于一种磨削方法，其包括：使聚晶金刚石复合片与磨轮接触；所述磨轮包括金刚石、树脂粘结剂，以及硬填料粒子和软填料粒子的混合物；且其中基于体积计所述金刚石包含175%至225%的金刚石浓度，基于体积计所述树脂粘结剂包含30%至40%，混合物中硬填料粒子与软填料粒子的比例为85:15至15:85，且基于体积计硬填料粒子和软填料粒子的混合物包含5%至30%。

在另一方面，本发明在于一种磨料制品，其包括：磨轮，所述磨轮包括金刚石、树脂粘结剂，以及硬填料粒子和软填料粒子的混合物；且其中基于体积计所述金刚石包含175%至225%的金刚石浓度，基于体积计所述树脂粘结剂包含30%至40%，混合物中硬填料粒子与软填料粒子的比例为85:15至15:85，且基于体积计硬填料粒子和软填料粒子的混合物包含5%至30%。

附图说明

在说明书和附图中重复使用的参考标号旨在表示本发明相同或类似的特征或元件。

图1显示了使用操作用以将PDC磨削至其最终直径的树脂结合剂磨轮的无心磨削过程。

图2显示了本发明的树脂结合剂磨轮相对于具有不同修整频率的对比树脂结合剂磨轮的磨削结果。

定义

如本文所用，词语“包含”、“具有”和“包括”的变型在法律上是等同的且开放式的。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可以有其他未列举的元件、功能、步骤或限制。

具体实施方式

参见图1，示出了无心磨机10。无心磨机包括树脂结合剂磨轮12、调节轮14和用于保持两个轮之间的PDC 18的支承件16。PDC包括结合至碳化钨基材22的聚晶金刚石层20。PDC行进通过两个轮之间的磨削界面的速度受控于树脂结合剂磨轮12的轴线与调节轮14的轴线之间的螺旋角α以及调节轮的旋转速度。现有技术的树脂结合剂磨轮需要使用碳化硅石不时地修整外表面26，以保持树脂结合剂磨轮磨削聚晶金刚石层的能力。

为了减少或消除研磨PDC时外表面的修整，希望使树脂结合剂磨轮表现类似于陶瓷结合的磨轮。这种效果可通过如下方式实现：使用极高的金刚石浓度，并同时包括硬填料粒子和软填料粒子两者以控制树脂结合剂研磨轮的破损速率。这种树脂结合剂磨轮将确保暴露轮中的新的金刚石粒子，并同时减少或消除使用过程中外表面的钝化（glazing）。高浓度金刚石部分可为磨轮的外环面、磨轮的分段部分或整个磨轮。