專利名稱：切削/拋光刀具及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種用于切削、鉆孔或拋光諸如金屬、陶瓷、半導體、石材、磚塊、混凝土、浙青等材料的工件的切削/拋光刀具，并更具體地涉及一種易于制造的切削/拋光刀具及其制造方法。
背景技術：
一般來說，為了執行切削操作或拋光操作，可使用具有極佳耐磨性的顆粒，諸如是金剛石顆粒、碳化物、硼酸、氮化物、硬金屬和陶瓷件。在這些材料中，金剛石已知是地球上最硬的物質，并且由此已廣泛地應用于切削刀具或磨削(拋光)刀具。通常，分段構造的金剛石刀具可包括其上分布有金剛石顆粒的切削/拋光部段(切削尖端)以及切削/拋光部段所固定的金屬本體(刀具本體或柄)。圖1是示出分段構造的金剛石刀具的各種類型的示例視圖。如圖1(a)所示，分段構造的鋸片IOa包括固定到盤狀金屬本體Ila的多個部段12a(切削尖端)。如圖1(b)中所示，分段構造的鉆芯IOb包括固定到金屬本體lib的多個部段12b (切削尖端)，且如圖1 (c)中所示，分段構造的拋光輪IOc包括固定到金屬本體Ilc底面的多個部段12c (拋光尖端)。關于切削/拋光刀具10a、10b和IOc的上述部段lh、12b和12c，金剛石顆粒⑶隨機地分布在金屬粉末(粘結金屬)(M)之間，且分布在每個部段內的金剛石顆粒可進行切削/拋光操作。為了制造上述切削/拋光部段，一般使用粉末冶金方案。具體來說，將金屬粉末和金剛石顆粒(晶體)混合，且該混合物模制成切削/拋光部段狀的形式。然后，將所獲得的模制物加熱到高溫，以通過經燒結方案或熱壓方案形成具有致密組織的切削/拋光部段。此后，切削/拋光部段粘結到刀具本體(柄)，并且，在此粘結過程中，可使用激光熔焊、使用銀焊料的釬焊、使用燒結的擴散接合等。然而，上述刀具制造方法會具有許多問題，即，為了制造切削/拋光部段會需要諸如燒結等的復雜工藝，且為了將切削/拋光部段固定到刀具本體會需要諸如熔焊操作等的附加工藝，并因此為了制造切削/拋光部段可需要許多工藝和設備，并還需要大量勞動力。為了克服這些問題，公開的韓國專利第452563號(美國專利第6，316，065號)涉及一種使用激光熔覆技術來制造切削刀具的方法。如圖2(a)中所示，在韓國專利第452563號中公開的用于切削刀具的制造方法中，可使用粉末供給裝置30來噴射金屬粉末(M)和金剛石顆粒(D)的混合粉末，同時使用激光加熱裝置20來加熱刀具本體11的外表面11a，并且金屬粉末(M)和金剛石顆粒(D)的混合粉末可以沉積在刀具本體11的外表面Ila上以形成切削本體12。在此情況下，當切削本體12形成于切削刀具的刀具本體11上時，刀具本體11可朝與重力方向(G)相反的方向(X)運動，并且重力方向(G)與垂直于通過激光加熱裝置20而進行沉積的部段(S)的線之間的角度(士w)可以在混合粉末凝結的時間段內保持在60度到90度的范圍內。而且，如圖4中所示，即便在轉動盤狀刀具本體11'的同時在外表面Ila'上形成切削本體12'的2/11 頁
情況下，重力方向(G)與垂直于通過激光加熱裝置20進行沉積的部段( 的線之間的角度(士w)可以在混合粉末凝結的時間段內保持在60度到90度的范圍內。如上所述，圖2(a)和圖4中所示的用于切削刀具的制造方法可允許切削刀具經由單個工藝通過將金屬粉末(M)和金剛石顆粒(D)直接激光熔覆到刀具本體11和11'上來制造，并且由此可提高生產率并減少制造成本。而且，在燒結切削/拋光部段的情況下，實現金剛石顆粒和金屬粉末之間的機械粘結，但在使用激光熔覆技術的情況下，實現金剛石顆粒與金屬粉末之間的化學粘結，因此，制造方法可由此提高刀具質量和粘合性。此外，關于上述韓國專利中公開的用于切削刀具的制造方法，由于刀具本體11可朝與重力方向(G)相反的方向(X)運動，同時使用激光加熱裝置20沿實際上水平的方向加熱，所以與從刀具本體11的上側施加熱量的相關技術(韓國專利第452563號的背景技術)相比，具有金剛石顆粒(D)的分布范圍相對較寬的優點。同時，在使用激光熔覆工藝來制造切削刀具的情況下，在激光束所輻射的區域內短暫地發生熔化和凝結，然而，由于金剛石顆粒與熔融的金屬粉末之間的比重差，金剛石顆粒會沿與重力方向相反的方向運動，即便是在較短時間段內。特別地，參見圖2(b)，可通過刀具本體11的傳送速度和激光束的輻射方向，在切削刀具12的對應于激光束輻射部段(S)的加工部分上產生橢圓形熔池，且金剛石顆粒(D)可由于比熔融的金屬粉末(M)比重低而暫時運動到熔池的頂端。特別是，金剛石顆粒(D)可較密地位于橢圓形熔池的遠離刀具本體11的外表面Ila的部分內。因此，在韓國專利中公開的用于切削刀具的制造方法中，由于金剛石顆粒(D)如圖3中所示僅較密地位于切削本體12的外表面側，金剛石顆粒(D)在整個切削本體12上不均勻地分布，并因此不可以均勻地實現切削刀具的效率，而切削本體12不可作為一個整體來使用。而且，在韓國專利中公開的用于切削刀具的制造方法中，存在這樣一個問題由于金剛石顆粒(D)較密地位于切削本體12的外表面側、即外表面上，不可以在之前形成的切削本體12的一部分上進行附加的激光熔覆工藝。即，在通過向之前形成的切削本體12的外表面反復施加熱量來熔化之前形成的切削本體12的外表面的情況下，金剛石顆粒的切削性能會變差，且由于金剛石容易受熱的特性，容易造成金剛石顆粒的氧化。此外，由于約束金剛石顆粒(D)的金屬粉末(M)會再熔化，可釋放對金剛石顆粒(D)的約束，因而沉積的金剛石顆粒會浮起，以較密地位于熔池的外表面側。由此，難以多次進行激光熔覆工藝。
發明內容
技術問題本發明的一方面提供一種可容易地制造并由于切削材料顆粒的均勻分布而具有改善的切削性能的切削/拋光工具及其制造方法。本發明的另一方面提供一種可多次執行激光熔覆工藝以增加切削/拋光本體厚度的切削/拋光刀具及其制造方法。本發明的另一方面提供一種通過多次執行熔覆工藝而獲得具有加寬區域的切削/拋光本體的切削/拋光刀具及其制造方法。本發明的又一方面提供一種可調節包含在熔覆層內的切削材料顆粒量或者控制
6熔覆層的厚度(高度)的切削/拋光刀具及其制造方法。本發明的另一方面提供一種可控制熔池溫度以防止切削材料顆粒的性能變差的切削/拋光刀具及其制造方法。本發明的又一方面提供一種可修復損壞的切削/拋光刀具、用于制造切削/拋光刀具的方法。本發明的另一方面提供一種可多次劃分單個熔覆層以具有復雜形狀的切削/拋光本體的切削/拋光刀具及其制造方法。問題的解決方案根據本發明的一方面，提供用于制造包括至少一個切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法，該方法包括制備刀具本體；以及，形成包括切削材料顆粒的熔覆層，這是通過將切削材料顆粒和比重大于該切削材料顆粒的比重的金屬粉末噴射到刀具本體的外表面，同時使用安裝在刀具本體的外表面的下側內的加熱裝置來加熱刀具本體的外表面，從而將金屬粉末沉積在刀具本體的外表面上，而切削材料顆粒則分布在熔覆層內；其中，熔覆層構成至少一個切削/拋光本體。該方法還可包括積聚包括切削材料顆粒的至少一個新的熔覆層，這是通過將切削材料顆粒和金屬粉末噴射到之前所形成的熔覆層的外表面上，同時使用加熱裝置來加熱之前形成的熔覆層的外表面，從而將金屬粉末沉積在之前形成的熔覆層的外表面上，其中，積聚的熔覆層構成切削/拋光本體。根據本發明的另一方面，提供用于制造包括至少一個切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法，該方法包括制備刀具本體；形成包括切削材料顆粒的熔覆層，這是通過將切削材料顆粒和金屬粉末噴射到刀具本體的外表面，同時使用加熱裝置加熱刀具本體的外表面，從而使金屬粉末沉積在刀具本體的外表面上，且切削材料顆粒分布在熔覆層內；以及，積聚包括切削材料顆粒的至少一個新的熔覆層，這是通過將切削材料顆粒和金屬粉末噴射到之前形成的熔覆層的外表面，同時使用加熱裝置加熱之前形成的熔覆層的外表面，從而使金屬粉末沉積在之前形成的熔覆層的外表面上，且切削材料顆粒分布在新的熔覆層內；其中，積聚的熔覆層構成切削/拋光本體。刀具本體的外表面可分成多個熔覆層形成部段，根據加熱裝置和刀具本體的相對傳送，這些熔覆層形成部段對應于通過加熱裝置而進行金屬粉末的沉積的部分，并且垂直于熔覆層形成部段的垂直線與重力方向之間的角度(Θ)在-10度到40度的范圍內。刀具本體的熔覆層形成部段可沿垂直于重力方向的方向運動，并且，在正固化的材料顆粒于所要固定定位的所述熔覆層形成部段內浮起的過程中，垂直于熔覆層形成部段的垂直線與重力方向之間的角度可保持在-10度到40度的范圍內。加熱裝置可加熱熔覆層形成部段，同時形成相對于重力方向小于40度的角度。同時，為了形成具有較寬區域(范圍)的熔覆層，熔覆層可形成為在金屬粉末沉積時結合包括切削材料顆粒的多個部段層。在此情況下，熔覆層可形成為結合多個部段層，這些部段層根據是否包括切削材料顆粒及切削材料顆粒的含量對這些部段層來分類。例如，熔覆層可包括在金屬粉末沉積時含有所述切削材料顆粒的第一部段層，以及在所述金屬粉末沉積時不含有所述切削材料顆粒的第二部段層。而且，在調節切削材料顆粒和金屬粉末中的至少一個的噴射量時可進行熔覆層的形成，因而調節所述熔覆層的高度。此外，在熔覆層的形成過程中，通過形成多個部段層可形成單個熔覆層，并且積聚可形成多個部段層，其中金屬粉末沉積于形成為結合多個部段層的熔覆層的外表面上，以由此形成積聚的熔覆層，并因此可以形成具有較寬區域和較大厚度的切削/拋光本體。同時，熔覆層的形成可確定切削材料顆粒和金屬粉末中的每個的量，從而切削材料顆粒在金屬粉末的沉積完成之后不暴露于外部。另一方面，積聚可確定切削材料顆粒和金屬粉末中的每個的量，從而切削材料顆粒在金屬粉末的沉積完成之后不暴露于外部。此外，該方法還包括在積聚之后修整切削/拋光本體并將切削材料顆粒暴露于外部。熔覆層的形成可確定切削材料顆粒和金屬粉末中的每個的量，從而切削材料顆粒的一部分在金屬粉末的沉積完成之后露出，且通過熔覆層的形成而作為單個層形成的熔覆層可構成切削/拋光本體。而且，通過執行相對于刀具本體的平移運動、轉動運動或平移/轉動運動來進行熔覆層的形成和/或積聚。同時，加熱裝置可以是激光裝置。在此情況下，當包括作為切削材料顆粒的金剛石顆粒時，加熱裝置可以是發射一種具有穿過金剛石顆粒的波長的激光的激光裝置。激光裝置可以是(X)2激光裝置、Nd-YAG(錢一銘鋁石榴石)激光裝置、纖維激光裝置、二極管激光裝置和盤形激光裝置中的任一個。而且，由于金屬石顆粒易受熱，加熱裝置的輸出量可調節成金屬粉末熔化于其中的熔池溫度不超過預設定的溫度。此外，可單獨地控制切削材料顆粒和金屬粉末的每個的噴射量。同時，根據本發明的一方面的制造切削/拋光刀具的方法可用于修復包括損壞的切削/拋光本體的刀具，并且，在此情況下，可相對于損壞的切削/拋光本體來形成熔覆層。根據本發明的又一個方面，提供一種切削/拋光刀具，該刀具包括刀具本體；以及包括含有切削材料顆粒的熔覆層的至少一個切削/拋光本體，而熔覆層形成為金屬粉末沉積在刀具本體的外表面上，其中，熔覆層的切削材料顆粒在靠近刀具本體的一部分內比遠離刀具本體的一部分內更密地定位。在此，熔覆層可直接形成于刀具本體的外表面上。在此情況下，切削/拋光本體可形成為積聚多個熔覆層，且切削/拋光本體可包括在切削/拋光本體的厚度上均勻分布的切削材料顆粒。而且，熔覆層可形成為將多個部段層結合。在此，多個部段層可形成為沉積金屬粉末。此外，熔覆層可形成為將多個部段層結合。在此，可根據是否包括切削材料顆粒及切削材料顆粒的含量來分類多個部段層。在此情況下，例如，熔覆層可包括在金屬粉末沉積時含有切削材料顆粒的第一部段層，以及在金屬粉末沉積時不含有切削材料顆粒的第二部段層。而且，在單個熔覆層構成切削/拋光本體的情況下，熔覆層可具有一部分的切削材料顆粒不覆蓋有金屬粉末而暴露于外部的構造。發明的有利效果如上所述，根據本發明的示例性實施例，可以使用激光熔覆工藝在刀具本體上直接形成切削/拋光本體，由此容易地制造切削/拋光刀具。
此外，根據本發明的示例性實施例，由于可使用安裝在刀具本體的下側上的加熱裝置來加熱刀具本體的外表面且切削材料顆粒在熔池內向上浮起(朝向刀具本體)，所以可以在之前形成的熔覆層上形成附加的熔覆層，并由此可增大切削/拋光本體的厚度(高度)。此外，根據本發明的示例性實施例，通過調節重力方向與熔池部段的角度范圍以及調節金屬粉末和切削材料顆粒的供給量，可以制造由于切削材料顆粒的均勻分布而具有切削性能改善的切削/拋光刀具。此外，根據本發明的示例性實施例，可以制造一種切削/拋光刀具，該刀具可具有通過形成多個部段層并使用多個部段層來形成單個熔覆層而包括較寬區域的切削/拋光本體。此外，根據本發明的示例性實施例，通過控制切削材料顆粒和金屬粉末的每個的噴射量，可以制造各種類型的切削/拋光刀具，并由此可調節熔覆層的高度(厚度)。此外，根據本發明的示例性實施例，可以控制熔池的溫度以防止切削材料顆粒的性能變差。此外，根據本發明的示例性實施例，可以使用本發明的制造切削/拋光刀具的方法來修復損壞的切削/拋光刀具。此外，根據本發明的示例性實施例，可通過形成多個部段層并使用多個部段層來形成單個熔覆層，可以制造具有復雜形狀的切削/拋光本體的切削/拋光刀具。
圖1是示出根據相關技術的分段構造的金剛石刀具的各種類型的示例視圖(a)是分段構造的鋸片的示例，(b)是分段構造的鉆芯的示例，以及(c)是分段構造的拋光輪的示例；圖2是示出根據相關技術、用于制造具有平面切削本體的切削刀具的方法的示意圖(a)是示出通過熔覆操作來制造切削本體的工藝的局部剖視圖，以及(b)是“A”的放大圖；圖3是沿圖2 (a)的B-B線剖取的剖視圖；圖4是示出根據相關技術、用于制造具有圓形切削本體的切削刀具的方法的示意圖圖5是示出根據本發明的示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法的示意圖圖6是圖5的熔覆層形成部段的放大圖；圖7是示出根據本發明的另一示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法的示意圖圖8是示出根據本發明的示例性實施例、用于制造具有平面切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法的示意圖圖9是示出根據本發明的另一示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法的示意圖圖10(a)至10(c)是依次示出根據本發明的示例性實施例、用于制造包括多個積聚的熔覆層的切削/拋光刀具的方法的示意圖；圖11(a)至11(c)是示出根據本發明的示例性實施例、具有加寬區域的切削/拋光刀具的各種示例的局部剖切立體圖；圖12是示出根據本發明的示例性實施例、積聚有具有較寬區域的多個熔覆層的切削/拋光刀具的局部剖切立體圖；圖13(a)至13(b)是示出根據本發明的示例性實施例、包括構造成單個熔覆層的切削/拋光本體的切削/拋光刀具的剖視圖；圖14是示出根據本發明的示例性實施例、構造成單個熔覆層并具有較寬區域的切削/拋光刀具的局部剖切立體圖；以及圖15(a)至15(d)是根據本發明的示例性實施例、制造成各種形狀的切削/拋光刀具的各示例。
具體實施例方式下文中，將參照附圖來詳細地描述示例性實施例，因而可由本發明所涉及的領域的技術人員容易地實施這些實施例。在此，可為了說明而略微夸大地示出附圖，并且這些附圖僅作為參考而不限制本發明的范圍。圖5是示出根據本發明的示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法的示意圖。圖6是圖5的熔覆層形成部段的放大圖。圖7是示出根據本發明的另一示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法的示意圖。圖8是示出根據本發明的示例性實施例、用于制造具有平面切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法的示意圖。圖9是示出根據本發明的另一示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法的示意圖。圖10(a)至10(c)是依次示出根據本發明的示例性實施例、用于制造包括多個積聚的熔覆層的切削/拋光刀具的方法的示意圖。圖11(a)至11(c)是依次根據本發明的示例性實施例、具有加寬區域的切削/拋光刀具的各種示例的局部剖切立體圖。圖12是示出根據本發明的示例性實施例、積聚有具有較寬區域的多個熔覆層的切削/拋光刀具的局部剖切立體圖。圖13(a)至13(b)是示出根據本發明的示例性實施例、包括構造成單個熔覆層的切削/拋光本體的切削/拋光刀具的剖視圖。圖14是示出根據本發明的示例性實施例、構造成單個熔覆層并具有較寬區域的切削/拋光刀具的局部剖切立體圖。圖15(a)至15(d)是根據本發明的示例性實施例、制造成各種形狀的切削/拋光刀具的各示例。首先參見圖5和圖6，將在下文中描述根據本發明的示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法。根據本發明的示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法可涉及用于制造包括至少一個切削/拋光本體120的切削/拋光刀具100的方法，且該方法包括制備刀具本體和形成熔覆層。刀具本體的制備可制備形成有切削/拋光本體120的刀具本體110，這類似于典型的切削/拋光刀具。例如，如圖5中所示，刀具本體110可由盤狀金屬本體構成，分隔形成切削/拋光本體120之處的各部分的凹槽112形成于該刀具本體上。
此外，熔覆層的形成可包括將切削材料顆粒(D)和比重大于切削材料顆粒(D)的比重的金屬粉末(M)噴射到刀具本體110的外表面111，同時使用安裝在刀具本體110的外表面111的下側內的加熱裝置210來加熱刀具本體110的外表面111。通過噴射，金屬粉末(M)可沉積在刀具本體110的外表面111上以形成熔覆層，而切削材料顆粒(D)可包含在熔覆層內。這樣，沉積有切削材料顆粒(D)以及金屬粉末(M)的熔覆層可構成切削/拋光本體120。如上所述，在沿刀具本體110的外表面111的下側方向加熱刀具本體110的外表面111的情況下，具有相對較小比重的切削材料顆粒(D)如圖6中所示在熔池上方沿與重力方向(G)相反的方向向上浮動，并且分布在更接近刀具本體110的部分內。因此，由于切削材料顆粒(D)不從切削/拋光本體120的表面暴露于外部，可以形成下面將描述的附加
熔覆層。同時，從切削材料顆粒供給部221供給的切削材料顆粒(D)和從金屬粉末供給部222供給的金屬粉末(M)可以在材料噴射部220內混合，然后可經由噴嘴噴射。在此情況下，可以分別在切削材料顆粒供給部221和金屬粉末供給部222內單獨地控制供給到材料噴射部220的切削材料顆粒(D)和金屬粉末(M)各自的噴射量。作為從金屬粉末供給部222噴射的金屬粉末，可使用典型的金屬粉末，作為金屬粉末的示例，可給出選自包括Fe、Cu、Co、Ni、Cr、Ti、W、WC、Sn、CuSn、Ag和P的鐵基金屬和非鐵基金屬組中的一種金屬或至少兩種金屬。作為金屬粉末的另一示例，可給出包括選自上述金屬組的一種金屬或至少兩種金屬的預合金粉末。而且，從切削材料顆粒供給部221供給的切削材料顆粒可選自金剛石顆粒、碳化物、硼酸、氮化物和硬金屬及陶瓷件的組，并且例如可使用具有最佳硬度的金剛石顆粒。而且，作為加熱裝置210，可使用各種類型的加熱裝置，然而，可較佳地使用具有高能量強度的激光裝置來增加熔覆的效率。同時，在切削材料顆粒(D)包括金剛石顆粒的情況下，可將發射具有能穿過金剛石顆粒的波長的激光的激光裝置用作加熱裝置210，因而金剛石顆粒不熔化。作為激光裝置，可使用CO2激光裝置、Nd-YAG激光裝置、纖維激光裝置、二極管激光裝置和盤形激光裝置中的任一種。此外，由于金剛石顆粒易于受熱，加熱裝置210的輸出量可按照期望調節成使熔化有金屬粉末(M)的熔池溫度不超過預設定的溫度。為此，可設置測量熔池溫度的非接觸式溫度傳感器(未示出)，且控制部件(未示出)可在溫度傳感器內感測到的熔池溫度超過預設定溫度時減小加熱裝置210的輸出量，或者在相反情況下可增加加熱裝置210的輸出量，因而可有效地產生熔覆。參見圖5和6，刀具本體110的外表面111可分成多個熔覆層形成部段(S)，根據刀具本體110和加熱裝置210的相對傳送，這些熔覆層形成部段對應于通過加熱裝置210而進行金屬粉末(M)沉積的部分。具體來說，熔覆層形成部段( 可以是刀具本體110的外表面111的一部分，該部分對應于通過加熱裝置210的加熱而產生熔池的那部分。在此情況下，切削材料顆粒(D)均勻地分布在切削/拋光本體120上，在通過加熱裝置210從刀具本體110的下側進行加熱的狀態下，垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL)與重力方向(G)之間的角度(Θ，希塔)可按照期望具有-10度至40度的范圍。參見圖5，垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL)與重力方向(G)之間的角度(Θ)是零度，并且基于刀具的前進方向(X)來決定角度的正值和負值。例如，關于角度 (θ )，相對于熔覆層形成部段(S)，在刀具的前進方向(X)可具有正值，而在與刀具前進方向相反的方向可具有負值。具體來說在圖5中，垂直于熔覆層形成部段(Si)的垂直線(VL) 與重力方向(G)之間的角度(Θ)具有正值，而垂直于熔覆層形成部段(S2)的垂直線(VL) 與重力方向(G)之間的角度(-Θ)具有負值。這樣，當垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL)與重力方向(G)之間的角度 (Θ)在-10度到40度的范圍內時，切削材料顆粒(D)可在熔池上方向上浮起，并可如圖6 中所示極少位于切削/拋光本體120的外表面側內，并由此可以在之前形成的熔覆層上形成附加的熔覆層，而不致使切削材料顆粒(D)氧化或性能變差。在此情況下，當角度(Θ) 小于-10度或大于40度，切削材料顆粒(D)會運動到切削/拋光本體120的外表面側，并因此難以形成附加的熔覆層，或者切削材料顆粒(D)的性能會變差。在圖7中示出在通過加熱裝置210從刀具本體110的下側進行加熱的狀況下垂直于熔覆層形成部段⑶的垂直線(VL)與重力方向(G)之間的角度(Θ)為約30度的情況。 這樣，當垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL)與重力方向(G)之間的角度(Θ)為約 30度時、例如當該角度在25度到35度的范圍內時，由于沿垂直于重力方向的水平方向較寬地產生通過刀具本體110和加熱裝置210的相對傳送而產生的熔池，盡管切削材料顆粒 (D)在熔池內浮動，切削材料顆粒(D)仍可分布在切削/拋光本體120的整個厚度上。然而，使切削材料顆粒(D)分布在切削/拋光本體120的整個厚度上的角度(θ ) 可根據刀具本體110的傳送速度或熔池的冷卻率而變化，但可在更接近于30度的角度范圍內確定。在此，當垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL)與重力方向(G)之間的角度 (Θ)在-10度到40度的范圍內時，切削材料顆粒⑶很少會位于切削/拋光本體120的外表面側內，并因此可以在之前形成的熔覆層上形成附加的熔覆層，而不會導致切削材料顆粒⑶氧化或性能變差。當角度(Θ)是約30度(例如，25度到35度的范圍)時，切削材料顆粒(D)會均勻地分布在切削/拋光本體120的整個厚度上，并可由此改進切削/拋光本體120的性能。在圖8中，與圖5和圖7不同的是，切削/拋光本體120形成于刀具本體110的平面上，會顯示出相對于刀具本體Iio進行平移運動的情況。在圖8的情況下，由于通過加熱裝置210從刀具本體110的下側進行加熱，而且垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL) 與重力方向(G)之間的角度(Θ)在-10度到40度的范圍內，因此切削材料顆粒(D)很少會位于切削/拋光本體120的外表面側內，因此可以在之前形成的熔覆層上形成附加的熔覆層，而不會導致切削材料顆粒(D)氧化或性能變差。同時，如圖5和圖8中所示，其中有熔池產生的熔覆層形成部段( 可沿垂直于重力方向(G)的方向(X)運動，并且垂直于熔覆層形成部段(S)的垂直線(VL)與重力方向(G) 之間的角度(θ )可保持在-10度到40度的范圍內，同時切削材料顆粒(D)固定地處于在待冷卻(固化)的熔覆層形成部段(S)內浮動的狀態。特別是，由于通過加熱裝置210的加熱而產生熔池的時間段相當短，所以當熔覆層形成部段(S)由于刀具本體110的運動而沿垂直于重力方向(G)的方向(X)運動時，切削材料顆粒(D)可固定地位于已冷卻的金屬粉末(M)內，并且很少會位于切削/拋光本體120的外表面側上，由此可以在之前形成的熔覆層上形成附加的熔覆層，而不會導致切削材料顆粒(D)氧化或性能變差。此外，如圖9中所示，熔覆層的形成可構造成當在加熱裝置210的加熱方向(TL) 上實現相對于重力方向(G)小于40度的角度(θ 1)時加熱熔覆層形成部段(S)，并且即便在此情況下也可獲得類似于圖5、圖7和圖8中的那些效果。同時，參見圖10，根據本發明的示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法還可包括積聚包括切削材料顆粒(D)的新熔覆層141、142和143，該積聚是通過將切削材料顆粒(D)和金屬粉末(M)噴射到之前形成的熔覆層130的表面131，同時使用加熱裝置210 加熱之前形成的熔覆層130的表面131，從而使金屬粉末(M)沉積于之前形成的熔覆層130 的表面131上。在此情況下，所積聚的熔覆層可構成切削/拋光本體。在此情況下，關于熔覆層的每一成形，為了防止切削材料顆粒(D)在形成積聚的熔覆層時發生氧化、性能變差和浮動(與之前形成熔覆層分離)，切削材料顆粒和金屬粉末各自的量可按照期望確定成使切削材料顆粒(D)在金屬粉末(M)的沉積完成之后不暴露于外部。特別是，在將金屬粉末(M)沉積在刀具本體110的外表面111上的同時形成包括切削材料顆粒(D)的熔覆層130(參見圖10(a))之后，可以形成附加的熔覆層141(參見圖 10(b))，該熔覆層形成為金屬粉末(M)沉積于之前形成的熔覆層130的表面131上。形成附加的熔覆層的這種過程可反復進行以如圖10(C)中所示形成若干熔覆層142和143。這樣，形成于刀具本體110的外表面111上的熔覆層130與形成于之前形成的熔覆層的外表面上的積聚的熔覆層140可結合，以構成切削/拋光本體120，并且由此可增大切削/拋光本體的厚度(高度)。當反復形成熔覆層130時，與表面131相鄰的金屬粉末(M)會由于新進行的沉積而熔化，以在之前形成的熔覆層130的表面131上形成熔池，由此，新供給的切削材料顆粒 (D)可在新的熔覆層141內的熔池中朝向刀具本體110側浮動。由此，通過調節金屬粉末 (M)的供給量和施加于熔池的熱量，可以使切削材料顆粒(D)在切削/拋光本體120的整個厚度上具有均勻的分布。此外，為了使位于切削/拋光本體120的表面上的熔覆層143內的切削材料顆粒 (D)露出，還可包括修整切削/拋光本體120。接下來，參見圖11(a)，為了形成具有較寬區域(范圍)的熔覆層130，熔覆層130 可如此形成，即，包括切削材料顆粒(D)的多個部段層Si、S2、S3、S4、S5和S6在金屬粉末 (M)沉積時結合。這樣，熔覆層130可如此形成，S卩，將根據是否包括切削材料顆粒⑶以及切削材料顆粒(D)的含量(量)分類的多個部段層S1、S2、S3、S4、S5和S6結合。例如， 如圖11(b)中所示，熔覆層130可包括在金屬粉末(M)沉積時含有切削材料顆粒(D)的第一部段層S2、S4和S6以及在金屬粉末(M)沉積時不含有切削材料顆粒(D)的第二部段層 S1、S3和S5。而且，如圖11(c)中所示，熔覆層130可包括在金屬粉末(M)沉積時含有切削材料顆粒(D)的第一部段層S2、S3、S5和S6以及在金屬粉末(M)沉積時不含有切削材料顆粒(D)的S4，且第一部段層S2、S3、S5和S6還可根據切削材料顆粒(D)的含量進一步分類。這樣，可根據是否包括切削材料顆粒(D)以及切削材料顆粒(D)的含量(量)將單個熔覆層130實施為各種類型，由此可以制造具有各種結構和功能的切削/拋光刀具。此外，如圖12中所示，可形成包括多個部段層S1、S2、S3、S4、S5和S6的單個熔覆層130，并且可以在之前形成的熔覆層130上反復形成包括多個部段層S1、S2、S3、S4、S5和S6的積聚的熔覆層141，由此可以制造具有較寬區域和較大厚度的切削/拋光本體。接下來，參見圖13，熔覆層的形成可如此進行，S卩，確定切削材料顆粒(D)與金屬粉末(M)各自的噴射量，以使切削材料顆粒(D)的一部分在金屬粉末(M)的沉積完成時露出，由此作為單一層形成的熔覆層可構成切削/拋光本體120。在此情況下，如圖13(a)和 13(b)中所示，為了調節熔覆層130的高度或切削材料顆粒(D)的含量，可調節切削材料顆粒(D)與金屬粉末(M)中的至少一個的噴射量。而且，如圖14中所示，作為單一層形成的熔覆層可形成為將多個部段層Si、S2和 S3結合于切削/拋光本體120上，并如圖11 (a)至11 (c)中所述，可以根據包含切削材料顆粒(D)及其含量而具有各種結構。同樣，為了形成切削/拋光本體120，會需要加熱裝置210和刀具本體110之間的相對運動，為此，可相對于刀具本體Iio進行平移運動(參見圖8)、相對于刀具本體110進行轉動運動(參見圖5、7和9)或相對于刀具本體110進行平移/轉動運動。這樣，在作為單一層形成的熔覆層中，具有各種形狀的切削/拋光本體120可形成于具有各種類型的刀具本體110上，如圖15(a)至15(d)中所示。因此，可以制造具有各種功能和性能的切削/拋光刀具。同時，根據本發明的示例性實施例、用于制造切削/拋光刀具的方法可應用于修復包括損壞的切削/拋光本體的刀具，并且在此情況下，可對損壞的切削/拋光本體形成熔覆層。下面，將對根據本發明的另一示例性實施例的切削/拋光刀具進行描述。參見圖5和10，切削/拋光刀具可包括根據本發明的刀具本體110和包括含有切削材料顆粒(D)的熔覆層的至少一個切削/拋光本體120，而熔覆層形成為金屬粉末(M)沉積在刀具本體110的外表面111上。在此，如圖10(a)中所示，與在遠離刀具本體110的一部分中相比，直接形成于刀具本體110的外表面111上的熔覆層130的切削材料顆粒(D) 在更接近刀具本體110的一部分內的定位更密。在此情況下，如圖10(b)和10(c)中所示，切削/拋光本體110可形成為積聚多個
熔覆層130和140，并且這些熔覆層包括均勻分布在切削/拋光本體120上的切削材料顆粒 ⑶。同樣，如圖11(a)至11(c)中所示，熔覆層130和140可形成為結合多個部段層
51、S2、S3、S4、S5和S6，這些部段層形成為沉積金屬粉末(M)。在此情況下，熔覆層130可形成為結合根據是否包括切削材料顆粒(D)以及切削材料顆粒(D)的含量(量)而分類的多個部段層S1、S2、S3、S4、S5和S6。例如，如圖11(b)中所示，熔覆層130可包括在金屬粉末(M)沉積時含有切削材料顆粒(D)的第一部段層S2、S4和S6以及在金屬粉末(M)沉積時不含有切削材料顆粒(D)的第二部段層Si、S3和S5。而且，如圖11(c)中所示，熔覆層 130可包括在金屬粉末(M)沉積時含有切削材料顆粒(D)的第一部段層S2、S3、S5和S6以及在金屬粉末(M)沉積時不含有切削材料顆粒(D)的第二部段層Sl和S4，且第一部段層
52、S3、S5和S6還可根據切削材料顆粒(D)的量來進一步分類。而且，如圖14中所示，在單個熔覆層構成切削/拋光本體120的情況下，熔覆層可具有這樣的構造，即，切削材料顆粒(D)的一部分不覆蓋有金屬粉末(M)而暴露于外部，由此可以制造如圖15(a)至15(d)中所示的各種類型的切削/拋光刀具100。
本發明并不限于上述實施例和附圖。應注意到可以對根據本發明的各部件進行替換、修改和變型，而不脫離本發明的技術精神。
權利要求
1.一種用于制造包括至少一個切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法，所述方法包括制備刀具本體；以及通過將切削材料顆粒和比重大于所述切削材料顆粒的比重的金屬粉末噴射到刀具本體的外表面，同時使用安裝在所述刀具本體的所述外表面的下側的加熱裝置來加熱所述刀具本體的所述外表面，從而使所述金屬粉末沉積在所述刀具本體的所述外表面上，并且使所述切削材料顆粒分布在所述熔覆層內，由此形成包括切削材料顆粒的熔覆層，其中，所述熔覆層構成所述至少一個切削/拋光本體。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過將所述切削材料顆粒和所述金屬粉末噴射到之前形成的熔覆層的外表面上，同時使用所述加熱裝置來加熱所述之前形成的熔覆層的所述外表面，從而使所述金屬粉末沉積在所述之前形成的熔覆層的所述外表面上，由此積聚包括所述切削材料顆粒的至少一個新的熔覆層，其中，所積聚的熔覆層構成所述切削/拋光本體。
3.一種用于制造包括至少一個切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法，所述方法包括制備刀具本體；通過將切削材料顆粒和金屬粉末噴射到所述刀具本體的外表面上，同時使用加熱裝置加熱所述刀具本體的所述外表面，從而使所述金屬粉末沉積于所述刀具本體的所述外表面上，并使所述切削材料顆粒分布在所述熔覆層內，由此形成包括所述切削材料顆粒的熔覆層；以及通過將所述切削材料顆粒和所述金屬粉末噴射到之前形成的熔覆層的外表面上，同時使用所述加熱裝置加熱所述之前形成的熔覆層的所述外表面，從而使所述金屬粉末沉積在所述之前形成的熔覆層的所述外表面上，并使所述切削材料顆粒分布在所述新的熔覆層內，由此積聚包括所述切削材料顆粒的至少一個新的熔覆層；其中，所積聚的熔覆層構成所述切削/拋光本體。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述刀具本體的所述外表面分成多個熔覆層形成部段，根據所述加熱裝置和所述刀具本體的相對傳送，所述多個熔覆層形成部段對應于通過所述加熱裝置所進行的所述金屬粉末沉積的部分，以及垂直于所述熔覆層形成部段的垂直線與重力方向之間的角度在-10度到40度的范圍內。
5.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述刀具本體的所述外表面分成多個熔覆層形成部段，根據所述加熱裝置和所述刀具本體的相對傳送，所述多個熔覆層形成部段對應于通過所述加熱裝置所進行的所述金屬粉末沉積的部分，所述刀具本體的熔覆層形成部段沿垂直于重力方向的方向運動，并且，在固化中的材料顆粒在待固定的所述熔覆層形成部段內浮動的過程中，垂直于所述熔覆層形成部段的垂直線與所述重力方向之間的角度保持在-10度到40度的范圍內。
6.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于所述刀具本體的所述外表面分成多個熔覆層形成部段，根據所述加熱裝置和所述刀具本體的相對傳送，所述多個熔覆層形成部段對應于通過所述加熱裝置所進行的所述金屬粉末沉積的部分，并且在形成相對于重力方向小于40度的角度時，所述加熱裝置加熱所述熔覆層形成部段。
7.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述熔覆層形成為在沉積所述金屬粉末的同時結合包括所述切削材料顆粒的多個部段層。
8.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述熔覆層形成為結合根據是否包括所述切削材料顆粒以及所述切削材料顆粒的含量來分類的多個部段層。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述熔覆層包括在所述金屬粉末沉積時含有所述切削材料顆粒的第一部段層以及在所述金屬粉末沉積時不含所述切削材料顆粒的第二部段層。
10.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在調節所述切削材料顆粒和所述金屬粉末中的至少一個的噴射量從而調節所述熔覆層的高度的同時形成所述熔覆層。
11.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于所述熔覆層形成為結合多個部段層，所述多個部段層形成為沉積所述金屬粉末，所述熔覆層的形成通過形成所述多個部段層來形成單個熔覆層，并且所述積聚形成所述多個部段層，其中所述金屬粉末沉積于形成為結合所述多個部段層的所述熔覆層的所述外表面上，以由此形成所述積聚的熔覆層。
12.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述熔覆層的形成確定所述切削材料顆粒和所述金屬粉末各自的量，從而在所述金屬粉末的所述沉積完成之后所述切削材料顆粒不暴露于外部。
13.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述積聚確定所述切削材料顆粒和所述金屬粉末各自的量，從而在所述金屬粉末的所述沉積完成之后所述切削材料顆粒不暴露于外部。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在所述積聚之后，修整所述切削/拋光本體并使所述切削材料顆粒暴露于外部。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熔覆層的形成確定所述切削材料顆粒和所述金屬粉末各自的量，從而在所述金屬粉末的所述沉積完成之后所述切削材料顆粒的一部分露出，并且通過所述熔覆層的形成而作為單一層形成的所述熔覆層構成所述切削/拋光本體。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過執行相對于所述刀具本體的平移運動、轉動運動或平移/轉動運動來形成所述熔覆層。
17.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，通過執行相對于所述刀具本體的平移運動、轉動運動或平移/轉動運動來進行所述熔覆層的形成和積聚。
18.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述加熱裝置是激光裝置。
19.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述切削材料顆粒包括金剛石顆粒，而所述加熱裝置是發射具有穿過所述金剛石顆粒的波長的激光的激光裝置。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，將所述加熱裝置的輸出量調節成將所述金屬粉末熔化于其中的熔池的溫度不超過預設定的溫度。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述激光裝置是CO2激光裝置、Nd-YAG激光裝置、纖維激光裝置、二極管激光裝置和盤形激光裝置中的任一個。
22.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，單獨地控制所述切削材料顆粒和所述金屬粉末各自的噴射量。
23.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述刀具本體包括損壞的切削/拋光本體，以及，對所述損壞的切削/拋光本體形成所述熔覆層。
24.一種切削/拋光刀具，包括刀具本體；以及包括含有切削材料顆粒的熔覆層的至少一個切削/拋光本體，而所述熔覆層形成為金屬粉末沉積在所述刀具本體的外表面上，其中，與在遠離所述刀具本體的一部分內相比，所述熔覆層的所述切削材料顆粒更密地位于更接近于所述刀具本體的一部分內，所述熔覆層直接形成于所述刀具本體的所述外表面上。
25.如權利要求M所述的切削/拋光刀具，其特征在于，所述切削/拋光本體形成為積聚多個熔覆層，且所述切削/拋光本體包括均勻分布在所述切削/拋光本體的厚度上的所述切削材料顆粒。
26.如權利要求M或25所述的切削/拋光刀具，其特征在于，所述熔覆層形成為結合多個部段層，所述多個部段層形成為沉積所述金屬粉末。
27.如權利要求M或25所述的切削/拋光刀具，其特征在于，所述熔覆層形成為結合多個部段層，且所述多個部段層根據是否包括所述切削材料顆粒及所述切削材料顆粒的量來分類。
28.如權利要求27所述的切削/拋光刀具，其特征在于，所述熔覆層包括在沉積所述金屬粉末時含有所述切削材料顆粒的第一部段層以及在沉積所述金屬粉末時不含所述切削材料顆粒的第二部段層。
29.如權利要求M或25所述的切削/拋光刀具，其特征在于，所述熔覆層覆蓋有所述金屬粉末，以使所述切削材料顆粒不暴露于外部。
全文摘要
提供有可容易地制造并具有改善的切削性能的切削/拋光刀具及其制造方法。用于制造包括至少一個切削/拋光本體的切削/拋光刀具的方法可包括制備刀具本體；以及，通過將切削材料顆粒和比重大于切削材料顆粒的比重的金屬粉末噴射到刀具本體的外表面，同時使用安裝在刀具本體的外表面的下側的加熱裝置來加熱刀具本體的外表面，從而使金屬粉末沉積在刀具本體的外表面上，由此形成包括切削材料顆粒的熔覆層，其中，熔覆層構成至少一個切削/拋光本體。
文檔編號B23P15/28GK102574205SQ201080044203
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月6日 優先權日2009年9月4日
發明者徐廷勳 申請人:新韓金剛石工業有限公司, 株式會社Insstek