专利名称：切削工具嵌件的制作方法
切削工具嵌件
本发明涉及切削工具嵌件，特别是用在适合于从井膛(well bore，井筒)中去除壳体的切削工具中的随机分配嵌件。
背景技术：
已知向下钻进磨机用于去除壳体、封隔器(packer)和其它井下岩屑以便修复孔。 这样的工具也称为打捞工具，并可以包括适合于围绕其纵向轴线旋转的圆柱形本体，该圆柱形本体具有切削面，该切削面布置在外围刀片的面上，在这种情况下，该面垂直于切削动作(即，平行于或可能螺旋倾斜于该工具的旋转轴线)，或者布置在该工具的端面上，在这种情况下，该面基本平行于切削动作(例如，平放在该工具旋转轴线的径向平面上)。
在任一情况下，该工具本体均受到固定到其上的切削元件保护，所述切削元件由比形成待切削壳体或其它部件的金属(通常为钢)更硬的材料(通常为碳化钨复合材料) 制成。该切削元件不仅保护该工具，当然还对被切削的本体进行机械加工。因此，期望该切削元件赋予工件有效的切削轮廓(profile)。另一方面，有两个要考虑的问题。首先，通过对壳体和封隔器进行机械加工来磨铣它们会对该工具有磨耗。在恶劣环境中切削嵌件和刀片等(它们安装在其上)将迅速地磨损。其次，无需很高的精度，因为该应用一般仅用于去除井壳体，而不是精密机械加工。
目前已知三种可选方案。在第一种方案中，一系列切削嵌件以如下方式被仔细地定向并安置在工具上，所述方式产生了最有效率的切削工具。将每个元件对齐成使该元件的锐刃以期望刀面角面对工件。在切削刃上面的该元件的面可以具有这种表面特征，所述的表面特征导致从断裂工件中形成削屑(shaving)，从而避免长螺旋削屑。这样的长削屑会产生这样的风险，即它们缠结成“鸟窝”，会使得切屑的去除成为潜在问题。如果几毫米的短屑片(chip)快速折断，则可以消除或至少减少形成鸟窝的风险。此外，利用常规方式容易确保在一个元件磨损且折断时，下一个元件同等地存在于最有效切削位置。然而，虽然该工具是理想的，但它构造起来是费时的，因而费用昂贵。
第二种方式是另一个极端。可以将从大量工具回收的旧碳化钨嵌件碾碎并破裂成形状不规则的片段。这些片段可以根据尺寸分类，然后随机分配在将形成工具的工作钻头 (working bit)的工具表面上。碾碎的碳化钨一般通过钎焊工艺附于切削工具。在这个实施例中，随机嵌件可以在钎焊材料杆中供应，并简单地通过逐步熔化该钎焊杆和将碾碎的碳化钨嵌件粘结到该工具上来施加至该工具。替换地，该嵌件可以嵌入在棒中，许多嵌件可以自己固定(例如，通过钎焊)至工具本体上。在任一情况下，碾碎的碳化钨嵌件在工具上的安置完全是随机的，如同切削时每个嵌件呈现面对工件的那样。因此，尽管这种方式明显节省成本，但切削和耐磨损性能在某种程度上受损。任何给定嵌件都不能呈现清洁切削刃， 而且即使可以，也会产生长的工件削屑。当然，必须说上述清洁切削并不是真正的问题。只要施加足够的压力和扭矩，就没有必要具有清洁切削刃。所有嵌件材料的等级不一定都是指定用于切削的，一些材料可能来自使用不同等级的碳化钨(碳化钨一般为当前材料的首选)的磨损应用。因此，虽然花费不多，但这种方式与上述第一种方式一样也不能执行。
然而，第三种方式是一个折衷方式，其中使用具有多个切削刃和切削面的几何形状嵌件，以便即使所述嵌件随机分配在工具上，它们也可能向工件呈现有效的切削面。当然，仅方形嵌件可能简单地“铺”在工具上以至于不会呈现切削面。而该嵌件提供了耐磨损面，该耐磨损面几乎不进行切削。从某种程度上说，形状的可用性当然受限于常规制造嵌件的工艺。在碳化钨嵌件情况下，通过将碳化钨和其它金属碳化物粉末与粘结剂物质(如钴)混合而方便地制造这些嵌件。然后将该混合物填充到冲模中，并在高压下将该碳化钨压制成具有冲模和端冲头形状的实体块(solid block)。一般地，该冲模是管状的，每端均被提供压力的冲头封闭。为了从模具中提取形成的嵌件，利用底部冲头通过冲模的开口将该嵌件推出模具。因此，嵌件一般具有恒定横截面以便能够从冲模排出嵌件。然后在高温 1300-1500摄氏度(Deg C)下烧结该嵌件从而给予其最终的物理性能。
GB-A-2378670公开了一种嵌件，其为恒定横截面棱柱，该棱柱端为凹形的，并任选地具有凹陷或其它表面不规则。该横截面是复杂多边形，该多边形的内角和外角都小于180 度，这提供了由嵌件侧部中的凹槽分隔的棱脊的波曲度。
本发明目的在于提供能够以常规方式制造但具有下面优势中的至少一种的嵌件
趋向于产生更积极的(aggressive)切削动作，这种切削动作对于在磨铣时在向下钻进时经常遇到的金属和其它非金属部件的切削都是有益的；
趋向于减小磨铣期间的振动；和
促进形成更紧密的切屑卷，这种更紧密的切屑卷促进折断并阻碍鸟窝形成或产生许多细小切屑，所述细小切屑容易碎裂并随钻探泥浆一起循环到孔外。发明内容
根据本发明，提供了用于在井膛下使用的切削工具的嵌件，包括适合于切削钢的硬质材料本体，该本体在包括冲模及第一和第二冲头的模具中加工成形，且布置成使得第一冲头能够从冲模的开口中排出形成(formation)后的本体，在形成期间所述开口通过所述第二冲头被封闭，所述本体具有
第一和第二端，它们的面至少部分地由第一和第二冲头的相应面限定，且该第一和第二端之间限定有嵌件的纵向轴线，第一端的面积小于第二端的面积，和
在第一和第二端之间延伸的包括棱脊的嵌件侧翼(flank)，所述棱脊形成嵌件的切削刃并被沟槽(trough)分隔。
该嵌件可以具有横截面面积不同的多个层，所述多个层之间具有梯级(step)，每个层均具有在该层的第一和第二面之间延伸的所述棱脊和沟槽。因而，该嵌件从第二端至第一端以逐级方式逐渐变细。
另外，或者取代具有层的情况，所述棱脊可以从所述第二端至所述第一端逐渐变细。当存在层时，棱脊的逐渐变细就是每个层的逐渐变细。
任选地，不论是否存在层，所述棱脊都可围绕所述轴线呈螺旋状(spiral)。
因而，在另一方面，本发明可以提供用于在井膛下使用的切削工具的嵌件，包括适合于切削钢的硬质材料本体，该本体在冲模及第一和第二冲头中成形，且布置成使得第一冲头能够从冲模的开口排出压制后的本体，在形成期间所述冲模的开口通过所述第二冲头被封闭，所述本体具有
第一和第二端，它们的面至少部分地由第一和第二冲头的相应面限定，且该第一和第二端之间限定有嵌件的纵向轴线，第一端的面积小于第二端的面积，和
形成在第一和第二端之间延伸的棱脊的侧翼，所述棱脊形成嵌件的切削刃并被所述侧翼的沟槽分隔，其中
所述棱脊从所述第二端至所述第一端逐渐变细，且围绕所述轴线呈螺旋状。
螺旋状的程度可以充分受到限制，逐渐变细的程度足够大，且棱脊和沟槽在该轴线的径向平面中的角间距是这样的，即，使得嵌件在从冲模排出时不需要旋转。在这种情况下，喷射当然是沿着轴向的。其它方向也是适宜的，例如沿着棱脊逐渐变细的方向。
优选地，该逐渐变细不是线性的。优选地，它相对于该轴凸出弯曲。
根据本发明第三方面，提供了用于井膛下使用的切削工具的嵌件，包括适合于切削钢的硬质材料本体，该本体在冲模及第一和第二冲头中成形，且布置成使得第一冲头能够从冲模的开口排出压制后的本体，在成形期间所述冲模的开口通过所述第二冲头被封闭，所述本体具有
第一和第二端，它们的面至少部分地被第一和第二冲头的相应面限定，且该第一和第二端之间限定有嵌件的纵向轴线，第一端的面积小于第二端的面积，和
嵌件的具有不同横截面面积的多个层，所述多个层之间具有梯级，每个层均具有在该层的第一和第二面之间延伸的棱脊，所述棱脊形成嵌件的切削刃并被沟槽分隔，所述沟槽也在所述层的第一面和第二面之间延伸。
在任何情况下，优选地，所述沟槽为V形截面。从所述第二端至所述第一端，该沟槽可以在深度上减小，而所述棱脊相应地在高度上减小。当然，沟槽深度与棱脊高度相同， 沟槽底部和棱脊峰距所述轴线的径向距离不同。所述棱脊可以终止于所述第一端处或终止于所述第一端之前。
优选地，每个层上的棱脊均在第一和第二面之间呈螺旋状。优选地，存在三个层。 优选地，它们之间的梯级形成嵌件的另外的切削面。优选地，所述层的轮廓相同。优选地， 它们相对于彼此围绕所述轴线旋转地偏移。优选地，每个层的棱脊在所述第一与第二面之间逐渐变细。嵌件的最小层的第一面形成所述嵌件的第一端，嵌件最大层的第二面形成所述第二端。如果层的第一和第二面相交，那么所述第二面是嵌件的内部且仅在几何意义上存在，因为它完全位于相邻层第一面的区域内。在第一面与相邻的第二面交叠的位置处形成梯级。
当随机分散在工具上时，每个嵌件一般将来到其侧翼搁置在工具表面上的位置， 假定该工具表面是平坦的且在施加嵌件时是水平的。然而，嵌件围绕垂直于工具表面的轴线的定向是随机的。如果在切削期间工具表面接近工件的方向垂直于该工具表面，则这种定向随机性基本无关紧要。事实上，无论怎样都基本无关紧要。然而，当工具表面接近工件的方向平行于该工具表面时，这种定向随机性将使嵌件的端面频繁地提供切削功能。因此， 该端面也提供了切削面，以及侧翼的棱脊。第二端棱脊的尖端呈现出积极的切削面。第一端的减小尺寸也呈现出积极的切削面。另外，通过使侧翼弯曲，呈递也更积极的更短切削刃。 因此，如所定义的成形的嵌件实际上更尖锐，不论它们的定向如何，将使得更积极的切削环境得以产生，这种更积极的切削环境不仅对于遇到壳体金属是有效的，以及对遇到潜在的围绕井膛的材料或回填水泥的情况也是有用的。而且，更尖锐的切削面使得在一个面企图一次切削太多材料时发生较少的振动。这导致工具的破损(snatch)，并且经常随后导致工具表面上的嵌件过早折断。最后，通过使侧翼棱脊呈螺旋状并逐渐变细，通常使未折断切屑缠绕成更容易折断的紧密弯曲物，且当它们如此变化时，不易于与其它切屑缠在一起形成鸟窝。本发明还提供了包括具有工作面的基本圆柱形本体的工具，其中工作面具有在固定基体(fixing matrix)内施加到其上的多个切削嵌件，所述切削嵌件如上定义的以随机分配方式安置在所述面上。优选地，该工作面布置在该工具的径向平面上。替换地，该工作面基本垂直于所述工具的径向平面布置。所述工作表面可以包括附接至工具上的刀片。所述工作表面可以包括形成在所述工具侧面的排屑槽(flutes)。所述基体可以是钎焊材料。所述硬质材料优选为碳化钨，任选地包括其它金属碳化物。优选地，用于碳化钨的粘结剂包括钴。优选地，所述碳化钨嵌件通过压制和烧结形成。
下面参考附图仅通过举例的方式描述本发明实施例，其中图1(a) (d)分别是根据本发明第一实施例的嵌件的立体图、沿着图1(d)中线 A-A的截面图、沿着图1(d)中箭头C方向的端视图、和侧视图；图2(a) (c)分别是根据本发明的嵌件的第二实施例的沿图2 (b)中箭头A方向的端视图、侧视图和立体图；图3(a) (d)分别是根据本发明的嵌件的第三实施例的立体图、沿图3(c)中箭头B方向的端视图、侧视图以及沿图3(c)中箭头D方向的端视图；图4(a)和(b)分别是工具的侧视图，其中(a)嵌件安置在相对于工件表面的垂直面上，和(b)嵌件安置在工具的相对于工作表面的平行面上；图5(a)和(b)分别是根据图4(b)和(a)所示实施例的典型工具的示意图；图6是用于制造根据本发明的嵌件的烧结冲模的示意图；图7(a)、(b)和(C)分别是根据本发明的嵌件的第四实施例的立体图、侧视图、和沿图7(b)中箭头E方向的端视图；和图8(a)、(b)和(C)分别是根据本发明的嵌件的第五实施例的立体图、侧视图、和沿图8(b)中箭头F方向的端视图。图9(a)、(b)和(C)分别是根据本发明的嵌件的第六实施例的立体图、侧视图、和沿图9(b)中箭头G方向的端视图。图10(a)、(b)和(C)分别是根据本发明的嵌件的第七实施例的立体图、侧视图、和沿图10(b)中箭头H方向的端视图。图11 (a)、(b)和(C)分别是根据本发明的嵌件的第八实施例的立体图、侧视图、和沿图11(b)中箭头J方向的端视图。
具体实施例方式现参考图1，示出了嵌件10包括端面12和14，以及由沟槽20分隔的棱脊18组成的侧翼16，在沟槽与棱脊之间形成面19。嵌件10具有在端面12、14之间延伸的轴线M，端面12、14被示出为垂直于轴线M的平直面，尽管任一面都可以是从内部或外部凹入、凸出或具有刻面(faceted)，或相对于轴线M倾斜。垂直于轴线M截取的截面(如截面A_A) 具有规则六角星形状剖面30，从小端12至大端14都是这样的。面19之间的角为α，通常为60°。然而，棱脊18和相应沟槽20在端14和12之间围绕轴线M呈螺旋状。因而，在端12和14之间，该棱脊逐渐变细并呈螺旋状。在图1的情况下，逐渐变细的程度是非线性的。就是说，棱脊18距轴线M的径向距离R以增加的比率从大端14朝向小端12减小。事实上，外推(extrapolate)凸缘18直至外推线(extrapolation)与轴线M重合限定了起点或原点0J亥逐渐变细为嵌件10提供了曲线形轮廓，使得它在以侧翼支撑时在任何位置处都是不稳定的，并因此使得它在以侧翼16搁置(lying)时容易采用多种安置方式。螺旋状程度是这样的，S卩，使得棱脊18(和沟槽20)转过端12、14之间的角θ。这个角约为20度，但可以为更大或更小角，这取决于制造要求和期望嵌件从形成它的冲模中排出的容易性。这将在下面进一步讨论。图2示出了作为本发明第二实施例的变型，其中，嵌件10’具有与第一实施例中一样的逐渐变细的棱脊18’，但具有更小锥度的沟槽20’，使得在嵌件的小端12’处通过嵌件截取的截面是圆形的。对于沟槽20’和棱脊18’中的每个来说，面12’距原点0、0’的距离χ是不同的。参考图3，其示出作为本发明进一步实施例的嵌件10”，该实施例与上面实施例的差异在于，棱脊18”和沟槽20”具有相对于距其原点0的距离χ的径向距离R，其是线性的。图6示出了用于图1至3所示嵌件或者实际上下面进一步描述的图7和8所示嵌件的一种可能的制造方式。根据本发明的嵌件采用常规技术制造，但也作了特殊考虑。 冲模70形成为具有待形成嵌件的侧翼16的期望轮廓72。顶部冲头或推顶销(ejector pin)74封闭了冲模底端，并具有用于形成嵌件的端面12的末端形状(end-f0rm)76。底部冲头(板)78封闭了冲模70的底端，并具有用于形成嵌件的端面14的末端形状80。示出冲模与冲头78之间的接合部82垂直于嵌件的轴线M延伸。然而，它可以像推顶销74与冲模70之间的接合部一样为平行的。碳化钨嵌件一般用三步制造。首先，将钨连同其它金属碳化物与金属粘结剂(通常为钴)及蜡一起碾磨。然后进行成粒(从而产生良好的流动特性)。第二步是在室温下在冲模中用顶部和底部冲头对它进行压制。最后一步是烧结，其中在第一阶段驱散蜡粘结齐 ，在第二阶段充分地烧结该碳化物，这使得体积减小20 %。在冲模70中填充已与粘结剂成分(例如钴)混合的适当等级的碳化钨和其它金属碳化物粉末。这样的材料成分本身在本领域中是已知的，无需在本文进一步描述。底部冲头78封闭该冲模。用冲头74压制冲模中的材料从而对它进行压挤。压制后，通过撤回底部冲头78并利用顶部冲头74使嵌件排出来打开冲模。如果所形成嵌件的几何形状达到使得嵌件在喷射期间需要沿轴线M作一些旋转的程度(以便使所形成的棱脊18能清洁冲模70的排屑槽)，那么这样的旋转可以通过冲模的排屑槽与嵌件的棱脊18之间的滑动相互作用而自主执行。但也可以通过推顶销74的相应旋转促进这样的旋转。在这种情况下，有关于端面12的一些形状能够促进端面12与推顶销74之间的摩擦粘着力是有利的。参见图5a、b，示出了包括本发明嵌件的工具的两种供替换布置。
在图fe中，工具IOOa具有基本圆柱形本体102，该圆柱形本体在与该工具的端面 106相邻的104处有排屑槽。该端面覆有多个嵌件10(或10’或10”，以后提及该嵌件时仅参照嵌件10，但应理解嵌件10’和10”同样可适用，除非上下文另外进行描述)。嵌件10 保持在钎焊材料基体108中，所述钎焊材料基体在本领域中也是已知的，不在本文进一步描述。一种施加方法是以钎焊材料杆的形式将嵌件10提供给工具制造商，然后对于待按钎焊与嵌件的近似正确的体积比递送的嵌件，仅需要将钎焊材料杆对着面106熔化，以使得面106可以被随机布置的嵌件10的至少一个层110覆盖。(实际上，且如图2所示的成形物10’的嵌件，在图4b中示出，但这里它们被标记为10)。可以提供一个以上的层。在向面 106施加嵌件时，这利用最上面的且基本水平的面106完成。如图4b中10a、c处所示，大多数嵌件以它们的侧面终止，但有时一些嵌件将最终以在任一端12、14上直立(如IOb处)的方式终止或以一些其它角度终止。布置的随机性可确保了向工件200a呈现嵌件10的大量锐刃和尖端。在工具IOOa的情况下，工件200a平行于带有切削元件10的工具面106。在这种情况下，工具IOOa围绕其纵向轴线旋转，使得工件106沿图4b中箭头X的方向移动， 即平行于工件表面200a移动。在图恥中，工具IOOb也包括基本圆柱形的本体122，但在这里具有导向鼻120，其设计为用于装入待磨铣的壳体套筒(未示出)中并在其内部滑动。本体122具有刀片124， 这里示出了刀片124围绕工具IOOb的纵向轴线呈螺旋状，但它们同样可以平行于该轴线， 而且事实上这更易于构建。刀片124的一个面1 覆有随机分配的嵌件10，以类似于施加至工具IOOa的面106的方式分配。但这里的涂覆表面1 相对于工件表面200b也沿与工件200b平行的方向X移动，但在这种情况下垂直于面1 移动。因而，较少的嵌件执行工件的切削功能，因此更迅速地磨损，但当刀片1 被磨蚀时它们不断地被新嵌件补充。借助于逐渐变细的嵌件形状，尤其对于以指数方式逐渐变细的棱脊的嵌件，向工件呈现锋利切削刃的嵌件的许多不同的定向都是可能的。基本消除了可能会增大工具振动风险的长刃。但仍获得更积极的切削轮廓，所述切削轮廓对于混合工件切削，尤其涉及矿物形成/岩屑/水泥等的那些工件切削更有效。而且，鉴于斜刃几乎不可避免地会被呈现给工件，在金属切削情况下，易于产生较紧密的切削材料卷，借此可以减轻切屑形成鸟窝的问题。参见图7和8，示出了嵌件110a、b的两种替换的布置，这两种布置仅在程度上不同。这里，取代呈现出笔直的棱脊18，而呈现出阶梯式棱脊118以及阶梯式沟槽120。因而嵌件110a、b整体为阶梯式，具有多个层140a、b、C。每个层以与上面参考图3描述的整个嵌件10”类似的方式逐渐变细和呈螺旋状变化。但该逐渐变细不必是线性的，且它可按图1 和2的布置以指数方式凸出。事实上，该逐渐变细对于每个层可能是不同的。示出对于每个层相同的螺旋状程度。实际上，示出了每个层中每个棱脊118和沟槽120的起点142、144 与毗连层的相应棱脊和沟槽的终点146、148在相同的角位置。这通过图7和8(c)中的线 150示出(沟槽120的起点144在端视图中不可见，但终点148在该图中可见)。这种布置不但具有上述益处，而且与上述较前面的实施例相比具有两个另外的优势。第一个优势是在当嵌件的端面112在切削操作期间面向工件的时候表现出来的。虽然在上述实施例中端面12完全有效地工作，但后面的棱脊18倾向于闯入(plough into)工件中，而没有产生切削动作。这不是特别有问题，因为那种情况下的棱脊很快就会被损耗掉，后面的嵌件将获得切削动作。但在嵌件110a、b的情况下，后面没有长棱脊，而是具有相对短的棱脊，该相对短的棱脊后面是另一有效切削面112a，且在那之后是另一个面112b。因此，就这样避免了棱脊18 (或在这些实施例情况下的118)闯入工件而未能产生切削动作的问题。这还引来第二个优势，第二个优势也是在当嵌件将其它面呈现给工件的时侯表现出来的，该优势是可从工件切削横截面较小的短屑片。就是说，取代通过端面112切削一个屑片，而是以穿透工件中相同深度的方式切削三个屑片。同样地，当嵌件的侧面面向工件时，通过层140a、b切削三个带条(ribbon)。因此，即使切削出长圈(turns)，这些长圈也较薄且更容易在工具操作期间在工具周围的混乱中破碎。如上所述，图7和8所示实施例之间的唯一差异在于逐渐变细的程度(也就是说， 层之间的梯级(112a、b)的大小)。它们在别的方面是相同的。当然应该理解，可以提供三个以上的层，尽管提供的层越多，该嵌件就越接近本发明较前面的实施例。还应明确指出， 该棱脊中的梯级不必与沟槽中的梯级相同。事实上，沟槽中可以没有梯级，仅棱脊中有梯级，反之亦然。最后，虽然示出了相邻层的棱脊和沟槽的起点142、144与终点146，148在相同的角位置，但这不是必须的。它们之间的任何角位移都是允许的，只要较小层的整个背面 (112x)落在相邻层的轮廓(112a)中即可(参见图7(c)中用点线部分地示出的背面11 ， 该背面作为嵌件IlOa的内部是“虚的(virtual) ”)。图9至10示出了本发明的进一步实施例。在图9中，嵌件910具有两个层940a、 b，它们的每个横截面均是相同的(就是说，不存在逐渐变细)，并且它们的棱脊在从各个层的第一面91h、b到第二面914a、b不呈螺旋状。该横截面在每种情况下均是六角星，但旋转地相对于彼此偏移。当然，具有60°角的棱脊和120°角的沟槽的规则六角星不是必须的，仅仅对于上述实施例是这样的。在图10中，所示嵌件1010与图9所示嵌件之间的唯一差异在于第三层1040c。在图11中，所示嵌件1110与图10所示嵌件之间的唯一差异在于中间层1140b，层1140b是五角星，而层1140a和1140c是六角星。横截面的任何组合都是可能的，实际上，形状的变化会改变嵌件相对于工件的切削轮廓。图10至11中示出的关于层数和轮廓的变化当然同等地适用于以上参考图7和8所述的实施例。虽然上述所有实施例中的端面12、14，以及参考图7至11所述的实施例的中间面 llh、b都被示为平坦的，但在这些面中引入特征也是可行的。例如，它们可以具有凹陷或隆起块。同样，它们可以成盘状，如图11(b)中的1175处所示的，以便提高在端面1112、1114 面向工件时的切削性能。实现了更积极、尖锐的切削轮廓。在本说明书的整个描述和权利要求中，词语“包括”和“含有”以及它们的变化形式都表示“包括但不局限于”，且它们并不倾向于(且并不是)要排除其他部分、添加物、组件、整体或步骤。在本说明书的整个描述和权利要求中，除非上下文另有要求，否则单数形式包括复数形式。特别地，当使用不定冠词时，除非上下文另有要求，否则应理解为本说明书考虑了复数形式及单数形式。结合本发明特定方面、实施例或实例描述的特征、整体、特性、成分、化学部分或基团应理解为适用于本文描述的任何其它方面、实施例或实例，除非与此不相容。本说明书 (包括任何所附权利要求、摘要和示图)中公开的所有特征，和/或如此公开的任何方法或
10工艺的所有步骤都可以以任何组合的形式加以组合，除了其中此类特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合。本发明不局限于任何前述实施例的细节。本发明扩展至本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和示图)所公开特征的任何一个新特征或任何新组合，或者扩展至如此公开的任何方法或工艺的步骤的任何一个新步骤或任何新组合。
本文向读者指出与本说明书同时提交或在本说明书之前提交的与本申请相关的、 和本说明书一起供公众阅览的所有论文和文献，所有此类论文和文献的内容都通过引用合并在此。
权利要求
1.一种用于在井膛下使用的切削工具的嵌件，包括适合于切削钢的硬质材料本体，所述本体在包括冲模及第一和第二冲头的模具中加工成形，并布置成使得所述第一冲头能够使所述本体在成形后从所述冲模的开口中排出，所述冲模的开口在成形期间被所述第二冲头封闭，所述本体具有第一和第二端，它们的面至少部分地由所述第一和第二冲头的相应面限定，且所述第一和第二端在它们之间限定所述嵌件的纵向轴线，所述第一端的面积小于所述第二端的面积，和嵌件的侧翼，在所述第一端和第二端之间延伸且包括棱脊，所述棱脊形成所述嵌件的切削刃并被沟槽分隔。
2.根据权利要求1所述的嵌件，其中，所述嵌件具有横截面面积不同的多个层，所述多个层之间具有梯级，每个层均具有在所述层的第一和第二面之间延伸的所述棱脊和沟槽。
3.根据权利要求1或2所述的嵌件，其中，所述棱脊从所述第二端至所述第一端逐渐变细。
4.根据任一前述权利要求所述的嵌件，其中，所述棱脊围绕所述轴线呈螺旋状。
5.根据权利要求4所述的嵌件，其中，螺旋的程度被充分地限制，逐渐变细的程度足够大，且所述轴线的径向平面中棱脊和沟槽的角间距是这样设置的，即，使得所述嵌件在从所述冲模排出时不需要旋转。
6.根据任一前述权利要求所述的嵌件，其中，所述沟槽为V形截面。
7.根据任一前述权利要求所述的嵌件，其中，从所述第二端至所述第一端，所述沟槽在深度上减小，而所述棱脊相应地在高度上减小。
8.根据权利要求7所述的嵌件，其中，所述棱脊终止于所述第一端处或所述第一端之、r -
9.根据权利要求3或从属于权利要求3时的权利要求4至8中任一项所述的嵌件，其中，所述逐渐变细不是线性的。
10.根据权利要求9所述的嵌件，其中，所述逐渐变细相对于所述轴线是凸出地弯曲的。
11.根据从属于权利要求2时的权利要求9或10所述的嵌件，其中，所述逐渐变细至少部分地由形成所述层的棱脊中的所述梯级引起。
12.根据权利要求2所述的嵌件，其中，每个层的横截面沿着所述轴线是恒定的。
13.根据权利要求2所述的嵌件，其中，每个层的棱脊在所述第一面和第二面之间逐渐变细。
14.根据权利要求2或者从属于权利要求2时的权利要求3至13中任一项所述的嵌件，其中，啦连棱脊之间的梯级形成另外的切削面。
15.根据权利要求2或者从属于权利要求2时的权利要求3至14中任一项所述的嵌件，其中，存在三个层。
16.根据权利要求2或者从属于权利要求2时的权利要求3至15中任一项所述的嵌件，其中，所述层的轮廓相同。
17.根据权利要求16所述的嵌件，其中，相邻层相对于彼此围绕所述轴线旋转地偏移。
18.根据任一前述权利要求所述的嵌件，其中，所述硬质材料包括粘结剂基体中的烧结碳化钨。
19.根据权利要求18所述的嵌件，其中，所述粘结剂包括钴。
20.一种包括具有工作面的基本圆柱形本体的工具，其中，所述工作面具有在固定基体内施加到其上的多个切削嵌件，所述切削嵌件以随机分配方式安置在所述面上，所述嵌件为根据任一前述权利要求所述的嵌件。
21.根据权利要求20所述的工具，其中，所述工作面布置在所述工具的径向平面中。
22.根据权利要求21所述的工具，其中，所述工作面基本垂直于所述工具的径向平面布置。
23.根据权利要求22所述的工具，其中，所述工作表面能够包括附接至所述工具的刀片。
24.根据权利要求21、22或23所述的工具，其中，所述工作表面能够包括形成在所述工具侧部中的排屑槽。
25.根据权利要求20至M中的任一项所述的工具，其中，所述固定基体是钎焊材料。
26.—种基本如前面参考任一个附图描述的嵌件以及包括所述嵌件的工具。
全文摘要
一种用于在井膛下使用的切削工具(100)的嵌件(10)，包括适合于切削钢的硬质材料(碳化钨)本体。该本体在包括冲模(70)及第一(74)和第二(78)冲头的模具中加工成形，并布置成使得第一冲头可以使本体在成形后从冲模的开口排出，所述冲模的开口在成形期间被所述第二冲头封闭。该嵌件具有第一端(12)和第二端(14)，它们的面至少部分地被所述第一和第二冲头的相应面限定。该嵌件的纵向轴线(24)在它们之间。第一端的面积小于第二端的面积。该本体具有形成在第一和第二端之间延伸的棱脊(18)的侧翼(16)。该棱脊形成嵌件的切削刃。它们被所述侧翼的V形沟槽(20)分隔。该棱脊逐渐变细并围绕该轴线呈螺旋状。
文档编号E21B29/00GK102549230SQ201080045556
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月15日 优先权日2009年10月9日
发明者安迪·奥利伦肖, 马克·鲁塞尔 申请人:切割和耐磨损发展有限公司