刀具結構體、包含其的鑲件及其製造方法
2023-06-10 19:41:16 2
刀具結構體、包含其的鑲件及其製造方法
【專利摘要】提供了一種製造刀具結構體的方法，該刀具結構體包含限定前刀面拓撲結構的超硬材料，該方法包括：提供包含基底本體的預燒結組件，所述基底本體具有限定出與所述前刀面拓撲結構互補的拓撲結構的構造表面，以及包含多個超硬晶粒的聚集體，該聚集體布置在構造表面的附近，其中該基底本體包含能夠促進超硬晶粒在超硬材料為熱力學穩定的壓力和溫度下的燒結的催化劑或粘合劑材料的源；使預燒結組件經受該壓力和溫度以提供包含燒結聚晶超硬材料的超硬結構，該燒結聚晶超硬材料在超硬結構的第一主邊界處連接至構造表面，該超硬結構具有與第一主邊界相對的第二主邊界；去除基底本體以便暴露所述超硬結構的限定所述前刀面拓撲結構的第一主邊界。還提供了刀具鑲件和工具機。
【專利說明】刀具結構體、包含其的鑲件及其製造方法
[0001]本公開總體上涉及包含超硬材料的刀具結構體(cutter structure)、包含所述刀具結構體的工具機鑲件以及製造所述刀具結構體的方法。
[0002]美國專利第6，106，585號公開了一種製造切削元件的方法，包括通過將大量磨料晶體(金剛石或CBN)以及與該磨料晶體接觸的大量催化劑金屬放置到單元或罐中而形成複合物質，所述單元或罐是保護性金屬外殼，其中罐內部的上表面預形成有淺凹(dimple)。該淺凹表面提供了用於在該層的上表面上形成特徵的圖案，其起到斷屑槽特徵的作用。
[0003]英國專利GB 2 366 804公開了利用化學氣相沉積(CVD)金剛石的成核側面用於工具表面，該成核側面含有在沉積基底上形成的金剛石微晶。該專利說明了使用所公開的方法製造的CVD金剛石工具優於整體含超過10%鈷的聚晶金剛石(P⑶)工具。當然，作為用以製造PCD材料的超高壓、高溫方法的結果，PCD材料可以包含鈷，其中認為在金剛石比石墨更加熱力學穩定的壓力和溫度條件下鈷(或其它的鐵族金屬)促進多個金剛石晶粒的交互生長。由於鈷還能在環境壓力下促進金剛石向無定形碳或石墨的再轉變，因此必須保持PCD低於約700攝氏度的溫度。不同於PCD，CVD金剛石完全由金剛石製成並且因此具有更長的磨損壽命。
[0004]需要提供用於工具機的具有高效性能、良好工具壽命的超硬鑲件，以及需要提供製造所述鑲件的更有效的方法。
[0005]從第一個方面的視角看，提供了一種製造刀具結構體的方法，該刀具結構體包含限定前刀面拓撲結構的超硬材料，該方法包括:提供包含基底本體的預燒結組件，所述基底本體具有限定出與所述前刀面拓撲結構互補的拓撲結構的構造表面(formationsurface)，以及包含多個超硬晶粒的聚集體，該聚集體布置在所述構造表面的附近，其中該基底本體包含能夠促進超硬晶粒在超硬材料為熱力學穩定的壓力和溫度下的燒結的催化劑或粘合劑材料的源；使預燒結組件經受該壓力和溫度以提供包含燒結聚晶超硬材料的超硬結構，所述燒結聚晶超硬材料在超硬結構的第一主邊界處連接至所述構造表面，該超硬結構具有與第一主邊界相對的第二主`邊界；去除基底本體以便暴露所述超硬結構的限定所述前刀面拓撲結構的第一主邊界。
[0006]配置所述構造表面以包括作為前刀面拓撲結構的補充的至少一個區域。因此，例如，對於可存在於所述前刀面拓撲結構中的至少一個凹陷和/或凸起特徵，在構造表面上將存在對應的各自凸起或凹陷。換而言之，所述構造表面的拓撲結構可類似於前刀面拓撲結構的負像(negative)。
[0007]本公開設想了刀具結構體和鑲件的特徵的各種設置和組合，以及方法的變體，下面描述其非限制性和非窮盡的實例。
[0008]在各種實例中，刀具結構體可以是用於工具機的鑲件，和或所述超硬材料可以限定出包括斷屑槽拓撲結構的主要前刀面，和或所述刀具結構體可以連接至鑲件基部。
[0009]在各種實例中，前刀面拓撲結構可以在使用中能夠起斷屑槽拓撲結構的作用，其包含至少一個斷屑槽特徵，並且在各種實例設置中，斷屑槽特徵的尺寸可以是至少約100微米且至多約幾毫米；該刀具結構體可以具有至少約100微米或至少約500微米的平均厚度(在第一和第二主邊界之間)；和或該刀具結構體可以具有至多約2000微米、至多約1000微米或至多約500微米的平均厚度；並且該刀具結構體可以包含天然或合成的金剛石材料，或CBN材料。
[0010]聚晶超硬材料的實例包括聚晶金剛石(P⑶)材料、熱穩定P⑶材料、碳化矽粘合的金剛石(S⑶)或聚晶立方氮化硼(PCBN)。所述刀具結構體可以包含通過化學氣相沉積(CVD)方法製造的金剛石材料，但是將不基本上由通過CVD法製造的金剛石材料組成。在一些設置中，所述刀具結構體可以不含通過CVD法製造的金剛石材料。
[0011]在一些實例中，在鄰近於第一主邊界或限定出第一主邊界的至少一定區域的第一區域內的聚晶超硬材料的硬度和或耐磨性可以低於顯著遠離第一主邊界的第二區域內的聚晶超硬材料，例如鄰近第二主邊界。第一區域可以與第一主邊界的至少一定區域基本上共形(conformal)。第一區域可以從第一主邊界延伸到一定深度，其中該深度可以是至少約50微米或至少約100微米。第二區域可以鄰近於第一區域並且從與第一區域的邊界延伸到約100微米、200微米或500微米的深度。以體積百分比和或重量百分比計，第一區域內的聚晶超硬材料可以比第二區域內的聚晶超硬材料具有更低的超硬晶粒(它們顯著分散或者彼此顯著交互生長)的平均含量。第一區域內的催化劑或粘合劑材料的含量可以顯著大於第二區域內的含量，或者其可以小於第二區域內的含量，第一區域內的催化劑或粘合劑材料中的至少一些在燒結所述聚晶超硬材料之後可能已經被除去。在一些實例中，第一區域中的聚晶超硬材料包含的催化劑或粘合劑材料可以比第二區域中的材料多至少約10%或至少約20%(以重量和或體積計)。因此，例如，如果第二區域內的聚晶超硬材料包含約10重量％的催化劑或粘合劑材料，則第一區域內的聚晶超硬材料可包含至少約11重量％或至少約12重量％的催化劑或粘合劑材料以及相應較少的超硬晶粒形式的材料。
[0012]在一些實例中 ，該方法可以包括處理所述超硬結構以便從所述刀具結構體中包含的相互結合(inter-bonded)的金剛石晶粒之間的空隙去除催化劑或粘合劑材料。在具體實例中，超硬結構可以包含PCD材料並且該方法可以包括處理該超硬結構以從相互結合的金剛石晶粒之間的空隙去除催化劑材料(例如Co)，這可能具有改善PCD材料的熱穩定性和回彈性的效果。這有可能降低或防止PCD材料的劣化，該PCD材料應通過涉及加熱超硬結構方法(例如釺焊)連接至鑲件基部。
[0013]在一些實例中，基底本體可以包含燒結碳化物材料並且粘結材料可以包含用於燒結所述超硬材料的催化劑或粘合劑材料的源。例如該粘結材料可以包含鈷(Co)。
[0014]在一些實例中，所述聚集體可以含有用於燒結所述超硬材料的催化劑或粘合劑材料的源(例如鈷)或所述催化劑或粘合劑材料的前體材料。
[0015]該方法可以包括使刀具結構體在第二主邊界處連接至鑲件基部的界面表面。在一些實例中，該方法可以包括使超硬結構的第二主邊界連接至鑲件基部並且然後去除基底本體以暴露該超硬結構的第一主邊界。在一些實例中，可以在一側上的基底與相對側的基部本體之間(即超硬層可被夾在這些主體之間並且與它們結合)整體地形成超硬結構，並且可以例如通過磨削去除基底以便暴露出第一主邊界上的斷屑槽特徵。
[0016]在一些實例中，基底本體和鑲件基部都可以包含燒結碳化物材料。基底本體可以包含第一燒結碳化物材料並且鑲件基部可以包含第二燒結碳化物材料，第一和第二燒結碳化物材料在組成和或物理或化學性能中的至少一方面顯著不同。例如，第二燒結碳化物材料可以比第一燒結碳化物材料包含更高含量的碳化物材料和更低含量的粘結材料。第二燒結碳化物材料可以比第一燒結碳化物材料顯著更硬和或具有顯著更大的彈性模量。這可以具有如下方面:基底本體的燒結碳化物材料適合於提供用於燒結聚晶超硬材料的催化劑材料的源並且鑲件基部的燒結碳化物材料可以更加適合於工具。
[0017]可以使用多種方法在基底本體的構造表面上形成構造表面拓撲結構，例如放電加工(EDM)、雷射加工、通過工具機或通過蝕刻，這在一定程度上取決於包含在基底本體中的材料的類型。作為替代，基底本體可以形成有構造表面拓撲結構的特徵。例如，該方法可以包括向包含基底本體的前體材料的生坯的表面上形成構造表面的特徵並且燒結該生坯以形成基底本體。
[0018]在各種實例中，壓力可以是至少約4GPa，至少5GPa或至少7GPa，並且在各種實例中，溫度可以是至少1200攝氏度或至少1400攝氏度。在一些實例中，超高壓力可以是至少約5.5GPa、至少約6GPa、至少約7GPa或至少約8GPa，並且催化劑材料可以包含鈷(Co)、鐵(Fe)、鎳(Ni)和或錳(Mn)，或者催化劑材料可以是實質上是非金屬的，例如鹽。
[0019]在一些實例中，該方法可以包括加工所述聚晶超硬材料以便在超硬結構上形成切削刃，包含前刀面拓撲結構的前刀面將位於所述切削刃附近。加工該超硬材料的方法可以包括例如磨削、放電加工(EDG)和或雷射切割。
[0020]可以通過例如磨削和或酸處理或腐蝕去除基底本體以提供自支持的超硬結構。
[0021]刀具結構體可以具有至少約100微米或至少約500微米的平均厚度，和或至多約2000微米、至多約1000微米或至多約500微米的平均厚度。
[0022]公開的實例方法與某些其它方法相比可以具有相對較不複雜和或更加有效的特徵。
[0023]從第二方面來看，`提供了一種包含聚晶超硬材料的刀具結構體，所述聚晶超硬材料限定出包括前刀面拓撲結構的前刀面，其中鄰近於前刀面的第一區域內的聚晶超硬材料與顯著遠離前刀面的第二區域內的聚晶超硬材料相比具有更低的硬度或耐磨性。
[0024]本公開設想了特徵的各種設置和組合，例如刀具結構體(包括但不限於上文關於第一方面所述的實例)明確地和或隱含地例如刀具結構體，以及下面所述的實例。
[0025]第一區域可以與第一主邊界的至少一定區域基本上共形(conformal)。第一區域可以從第一主邊界延伸到一定深度，其中該深度可以是至少約50微米或至少約100微米。第二區域可以鄰近於第一區域並且從與第一區域的邊界延伸到約100微米、200微米或500微米的深度。以體積百分比和或重量百分比計，第一區域內的聚晶超硬材料可以比第二區域內的聚晶超硬材料具有更低的超硬晶粒(它們顯著分散或者彼此顯著交互生長)的平均含量。第一區域內的催化劑或粘合劑材料的含量可以顯著大於第二區域內的含量，或者其可以小於第二區域內的含量，第一區域內的催化劑或粘合劑材料中的至少一些在燒結所述聚晶超硬材料之後可能已經被除去。在一些實例中，第一區域中的聚晶超硬材料包含的催化劑或粘合劑材料可以比第二區域中的材料多至少約10%或至少約20% (以重量和或體積計)。因此，例如，如果第二區域內的聚晶超硬材料包含約10重量％的催化劑或粘合劑材料，則第一區域內的聚晶超硬材料可包含至少約11重量％或至少約12重量％的催化劑或粘合劑材料以及相應較少的超硬晶粒形式的材料。
[0026]雖然不希望受特定理論的約束，但是使用本公開的方法製造並且具有鄰近或限定前刀面或切削刃的聚晶超硬材料的相對較軟區域的刀具結構體的實例設置可以具有增強工具壽命的特徵。這可以因為以下所引起:雖然超硬材料具有優秀的耐磨損性，但其與某些其它工業切削材料例如燒結碳化物材料相對較脆。可以預期鄰近工作表面的稍微較軟的區域具有降低刀具結構體的剝落、斷裂或開裂的風險。鄰近刀具結構體的第一主邊界的較軟區域的形成可以由以下引起:在燒結步驟期間熔融催化劑材料從基底本體向聚集體中的滲透以及作為結果在超硬結構和基底本體之間形成中間層，其中該中間層具有相對較高含量的催化劑材料。
[0027]根據本公開製造的刀具結構體可以直接由燒結步驟而提供以期望的前刀面拓撲結構，並且其有可能具有如下特徵:鄰近或限定前刀面的聚晶材料可以比該聚晶超硬材料的基本上剩餘部分更軟。不同於在其它方法中，包括期望的拓撲結構(其在燒結步驟中形成)的前刀面的主要區域不太可能需要隨後的通過磨削等的進一步加工，因為其很可能已經具有期望的尺寸規格。實際上，可能相當難於在前刀面上實施這樣的燒結後加工而不冒損傷期望的拓撲結構的風險。根據本公開製造的刀具鑲件有可能具有如下特徵:充分良好的前刀面拓撲結構尺寸精確度以及鄰近於或限定前刀面拓撲結構的聚晶超硬材料的稍微較軟的層，因此可能在使用中對刀具結構體具有保護作用。
[0028]從第三方面來看，根據本公開提供了包含刀具結構體的用於工具機的鑲件。
[0029]在一些實例中，該鑲件可以包含連接至鑲件基部的刀具結構體，例如通過連接材料如釺焊合金的層，包含超硬材料並且具有包括凹陷和或凸起的主要前刀面的該刀具結構體在使用中能夠起斷屑槽的作用；即，該主要前刀面包括斷屑槽拓撲結構。
[0030]下面參照附圖描述非限制性的實例設置，其中
[0031]圖1A顯示了用於工具機的示例可轉位鑲件的透視圖；並且
[0032]圖1B顯示了圖1A中所示的可轉位鑲件的平面圖和截面圖，該截面對應於A-A面。
[0033]參照圖1A和圖1B，用於機`床(未示出)的實例可轉位鑲件10包含釺焊至鑲件基部30的切割層20，該切割層20限定出具有斷屑槽拓撲結構的前刀面12。鑲件10具有用於將鑲件10固定至工具機的三個拐角14和中心銷孔13，在每個拐角14處形成的切削刃15。斷屑槽拓撲結構包括布置在前刀面12的外刃周圍的脊線16，布置在脊線16附近的溝槽17以及在溝槽17中貼近每個拐角14的多個大致徑向布置的在凸起物18。
[0034]現在將描述製造實例PCBN和P⑶結構的實例方法。
[0035]在一些實例中，超硬晶粒的聚集體可以包含基本上鬆散的超硬晶粒或者與用於將晶粒粘合在一起的粘合劑材料合併的超硬晶粒。聚集體可以包含金剛石或CBN晶粒並且可以按如下形式提供:多個片材、顆粒、薄片或粉末，其包含通過有機粘合劑保持在一起的平均尺寸為至少約0.1微米且至多約30微米的金剛石或CBN晶粒。包含在聚集體中的至少一些片材、顆粒、薄片或粉末也可以包括碳化鎢晶粒和或用於燒結金剛石或CBN的催化劑或粘合劑材料，或者催化劑或粘合劑材料的前體材料。該方法可以包括粉碎或以其它方式破碎片材以提供多個板狀顆粒或薄片，它們可以被壓在一起抵靠著基底本體的構造表面。在一些實例中，聚集體可以包括含超硬晶粒的擠壓體。在一些實例中，該方法可以包括提供包含超硬晶粒的漿料或糊料以及通過噴射模塑或澆鑄所述漿料或糊料來製造聚集體。
[0036]可以通過本領域中已知的方法來製造片材形式的聚集體，例如擠壓或流延成型方法，其中將包含金剛石晶粒和粘合劑材料的漿料置於一定表面上並且使其乾燥。也可以使用製造含金剛石的片材的其它方法，例如美國專利號5，766，394和6，446，740中所述的方法。用於沉積含金剛石的層的替代方法包括噴塗法例如熱噴塗。在一些實例中，聚集體可以包含金剛石晶粒和用於金剛石的催化劑材料(如Co、N1、Fe、Mn)的混合物，可以將其通過磨削(例如球磨)將它們合併在一起，並且使用塑化劑粘合劑材料例如PMMA、DBP等澆鑄成片材。在一些實例中超硬晶粒是CBN晶粒並且超硬結構可以包含PCBN材料。在此類實例中，聚集體可以包含氮化硼粉末與粘合劑材料(含T1、Al、W或Co)的混合物並且使用塑化劑材料將該混合物澆鑄成片材。
[0037]在製造P⑶刀具結構體的實例方法中，可以提供包含通過有機粘合劑材料保持在一起的多個金剛石晶粒的聚集體。金剛石晶粒的平均尺寸可以是至少約I微米和或至多約20微米。該聚集體可以與基底本體的構造表面接觸並且可以將該組合體包封在重疊的雙杯設置內以形成預燒結組件。將該預燒結組件組裝到超高壓力爐(其也可以被稱為超高壓力壓機)的包殼(capsule)內，在爐內加熱以去除揮發性的氣體和或燃燒有機粘合劑材料，並且經受至少約5.5GPa的壓力和至少約1300攝氏度的溫度，從而將金剛石晶粒一起燒結從而形成包含連接至基底本體的P⑶結構的燒結構造物(construction)。促進金剛石燒結的至少一些鈷可以源自於燒結碳化物基底，因為存在於基底中的鈷粘結材料將在這些條件下熔化並且其中一些將滲入金剛石晶粒的聚集體中並且促進它們的交互生長。在超高壓力下的燒結過程之後，可以從超高壓力設備回收連接至基底本體的構造物表面的含PCD材料的燒結構造物，並且從其去除包殼材料。
[0038]在一些實例中，該超硬結構可以包含如國際申請號W02007049140中所述的PCBN材料，並且可以通過包括如下步驟的方法製造:提供適合於製造PCBN的粉末狀組合物，該粉末包含至少80體積％的CBN顆粒和粉末狀的粘合劑材料，以及使該粉末組合物經受碾磨。該組合物可以包含多於一種平均顆粒尺寸的CBN顆粒。在一個實例中，該CBN顆粒的平均尺寸可以是至多約12微米或至多2微米。粘合劑材料可以包括含有鋁、矽、鈷、鑰、鉭、鈮、鎳、鈦、鉻、鎢、釔、碳和鐵的一個或多個相。該粘合劑材料可以包括具有鋁、矽、鈷、鎳、鈦、鉻、鎢、釔、鑰、鈮、鉭、碳和鐵中的多於一種的均勻固溶體的粉末。然後可以通過在升高的溫度和壓力下壓制粉末而將研磨的粉末組合成形為預燒結體，並且可以使預燒結體經受至少約5GPa的超高壓力和至少約1200攝氏度的溫度以燒結該粉末組合併且產生PCBN主體。
[0039]下面更詳細地描述非限制性的實施例以說明該方法。
[0040]實施例1
[0041]可根據給定機械應用的要求以及考慮工具機鑲件的預期形狀來設計斷屑槽表面拓撲結構的構造。可以提供鈷結燒結碳化物基底本體，其具有包含表面拓撲結構的表面，所述表面拓撲結構與斷屑槽拓撲結構互補(即相反)。可以通過加工基底的生坯而向所述表面上形成特徵，即在將基底燒結以形成燒結碳化物主體之前。可以通過將多個金剛石晶粒形成為抵靠基底表面的聚集體來製備預壓坯組件，並且將該組件包封在金屬夾套內。所述金剛石晶粒可以具有至少約I微米且至多約20微米的平均尺寸並且聚集體對於所要產生的厚度至少為約I毫米的PCD層可以是充分厚的(即包含充分大數目的金剛石晶粒)。可以使預壓坯組件經受至少約5.5GPa的超高壓力和至少約1250攝氏度的溫度以熔化包含在基底本體中的鈷並且使金剛石晶粒彼此 燒結從而形成複合坯塊，該複合坯塊包含連接至基底所形成的PCD結構。可以通過將基底磨掉而將其基本上去除，並且可以在酸中處理該PCD結構以便去除與其結合的殘餘燒結碳化物材料和或以便將介於交互生長的金剛石晶粒之間的空隙區域內的鈷浸出。從PCD結構去除大量鈷很可能顯著增加該PCD結構的熱穩定性並且將很可能在使PCD材料釺焊至鑲件基部時降低該PCD材料劣化的風險。可以在真空中通過有效的釺焊合金例如TiCuSil釺焊合金將該PCD刀具結構體釺焊到燒結碳化物鑲件基部(即另一個燒結碳化物主體)的界面表面上，使第二主要表面鄰近於該界面表面附近布置並且使第一主要表面在該界面的對面暴露。可以例如通過磨削來加工由此形成的複合坯塊以提供工具機鑲件，該工具機鑲件包含具有輪廓分明的斷屑槽特徵的PCD刀具結構體。
[0042]實施例2
[0043]可根據給定機械應用的要求以及考慮工具機鑲件的預期形狀來設計斷屑槽表面拓撲結構的構造。可以提供鈷結燒結碳化物基底本體，其具有包含表面拓撲結構的表面，所述表面拓撲結構與斷屑槽拓撲結構互補(即相反)。可以通過加工基底的生坯而向所述表面上形成特徵，即在將基底燒結以形成燒結碳化物主體之前。可以通過將多個金剛石晶粒形成為抵靠基底表面的聚集體來製備預壓坯組件，並且將該組件包封在金屬夾套內。該聚集體也可以包括粉末的共混物，該共混物包含86重量％的CBN晶粒和粘合劑材料，所述粘合劑材料包含70.0重量％的Al、11.7重量％的Co和18.3重量％的W。所述CBN晶粒可以具有約12微米至約17微米範圍內的平均尺寸並且該聚集體對於所要產生的厚度至少約I毫米的PCBN層可以是充分厚的。可以使預壓坯組件經受至少約5GPa的超高壓力和至少約1300攝氏度的溫度以燒結該聚集體從而形成複合坯塊，該複合坯塊包含連接至基底所形成的PCBN結構。可以通過將基底磨掉而將其基本上去除並且可以在酸中處理該PCBN結構以去除與其結合的殘餘燒結碳化物材料。可以在真空中通過有效的釺焊合金例如TiCuSil釺焊合金將該PCBN刀具結構體釺焊到燒結碳化物鑲件基部(即另一個燒結碳化物主體)的界面表面上，使第二主要表面鄰近於該界面表面附近布置並且使第一主要表面在該界面的對面暴露。可以例如通過磨削來加工由此形成的複合坯塊以提供工具機鑲件，該工具機鑲件包含具有輪廓分明的斷屑槽特徵的PCBN刀具結構體。
`[0044]將簡要說明本文中使用的某些術語和概念。
[0045]工具機(machine tool)是電動的機械裝置,該機械裝置可用於通過機械加工來製造包含材料例如金屬、複合材料、木材或聚合體的部件，該機械加工是選擇性地從稱為工件的主體上去除材料。工具機可以包含刀具鑲件(或簡稱為「鑲件」)，該刀具鑲件包含刀具結構體，並且鑲件可以是可轉位的和或可替換的。
[0046]當工具機用於對工件進行機械加工時，工件的碎片將可能被去除並且這些碎片被稱為「切屑」(chip)。切屑是被所用工具機從主體的加工表面除去的主體的碎片。控制切屑形成和引導切屑流是用於如下機加工的工具的重要特徵:高生產率機加工，和或鋁、鈦和鎳的先進合金的高表面光潔度機加工。可以根據各種機加工因素例如工件材料、切削速度、切削操作和所需的表面光潔度來選擇斷屑槽特徵的幾何結構。
[0047]刀具鑲件的前刀面是當使用工具從主體上去除材料時切屑在其上流動的一個表面或多個表面，前刀面引導新形成的切屑的流動。前刀面拓撲結構可以是前刀面的期望構造，例如用於更有效的打斷和或去除切屑的構造。
[0048]本文中使用的斷屑槽表面拓撲結構是指工具(例如工具機或其它工具)的鑲件的表面的構造，當使用工具來切割、鑽穿或機加工工件或其它主體時該構造適合於控制形成的切屑的尺寸和形狀的特徵。這樣的拓撲結構可以包括在鑲件的前表面上形成的凹陷和或凸起特徵，例如徑向或周向的脊線和溝槽。
[0049]本文中使用的超硬或特硬材料具有至少約25GPa的維氏硬度。合成和天然的金剛石、聚晶金剛石(P⑶)、立方氮化硼(CBN)和聚晶CBN (PCBN)材料是超硬材料的實例。合成金剛石(其也可被稱為人造金剛石)是已經製造的金剛石材料。PCD結構包含PCD材料或基本上由其組成，並且PCBN結構包含PCBN材料或基本上由其組成。超硬材料的其它實例包括某些複合材料，其包含通過包含陶瓷材料例如碳化矽(SiC)的基質或通過燒結碳化物材料例如Co結合的WC材料(例如，如美國專利號5，453，105或6，919，040中所述)結合在一起的金剛石或CBN晶粒。例如，某些SiC-結合的金剛石材料可以包含至少約30體積％的分散在SiC基質(其可以含有SiC以外形式的少量Si)中的金剛石晶粒。SiC-結合的金剛石材料的實例記載於美國專利號7, 008，672; 6，709，747; 6，179，886; 6，447，852;以及國際申請
【發明者】J·J·巴裡, T·P·莫拉特, R·W·N·尼倫 申請人:六號元素磨料股份有限公司, 六號元素有限公司