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CN113997432A - 一种防崩边的石英坩埚切割方法 - Google Patents

一种防崩边的石英坩埚切割方法 Download PDF

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CN113997432A CN202111197469.5A CN202111197469A CN113997432A CN 113997432 A CN113997432 A CN 113997432A CN 202111197469 A CN202111197469 A CN 202111197469A CN 113997432 A CN113997432 A CN 113997432A
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贺贤汉
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Abstract

本发明公开了一种防崩边的石英坩埚切割方法。一种防崩边的石英坩埚切割方法，包括如下步骤：步骤一，石英坩埚旋转；石英坩埚被夹持机构夹持住后向下运动至切割工位后，石英坩埚旋转；步骤二，石英坩埚切割；切割机构，水平移动进给，切割时，切割机构的刀片从内至外切割坩埚；步骤三，石英坩埚磨削；切断坩埚后，坩埚升起，在下降到磨削工位，切割机构上的打磨砂轮4磨削坩埚的切割断面，此时，坩埚以一定速度缓慢下降。本专利提供了通用性高的防崩边切割方法，将切割与磨削采用同一个切割机构，分步进行。避免了采用的独立的切割装置以及磨削装置，而导致的中心轴线方向产生偏差的问题。

Description

一种防崩边的石英坩埚切割方法
技术领域
本发明涉及坩埚的生产加工技术领域，具体涉及切割方法。
背景技术
石英材料为硬脆性材质,石英坩埚的制造工艺等原因导致坩埚本身圆度形状偏差较大,切割过程中极易产生崩边。以往的经验从夹/托持切割废料的结构优化，切割加工工艺参数优化等来改善崩边。但每种规格的坩埚崩边的情况各不相同，需要定制不同的工艺配方来对应。较为繁琐。目前缺乏一种通用性高，可以解决不同规格的坩埚崩边的切割方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种防崩边的石英坩埚切割方法，已解决上述至少一个技术问题。
本发明的技术方案是：一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，石英坩埚旋转；
石英坩埚被夹持机构夹持住后向下运动至切割工位后，石英坩埚旋转；
步骤二，石英坩埚切割；
切割机构，水平移动进给，切割时，切割机构的刀片从内至外切割坩埚；
步骤三，石英坩埚磨削；
切断坩埚后，坩埚升起，在下降到磨削工位，切割机构上的打磨砂轮磨削坩埚的切割断面，此时，坩埚以一定速度缓慢下降。
本专利提供了通用性高的防崩边切割方法，将切割与磨削采用同一个切割机构，分步进行。避免了采用的独立的切割装置以及磨削装置，而导致的中心轴线方向产生偏差的问题。
进一步优选的，所述切割机构包括旋转主轴、护刀板、刀片、打磨砂轮以及电机；
所述电机的动力输出轴与所述旋转主轴传动连接，所述旋转主轴上从上至下依次安装有所述打磨砂轮、所述刀片以及所述护刀板；
所述刀片的外径大于所述打磨砂轮以及所述护刀板。
便于实现同一个切割机构实现切割与磨削工序。
进一步优选的，所述切割机构包括支撑架，所述电机安装在所述支撑架上；
所述电机的动力输出轴安装有主动带轮，所述支撑架上转动连接有从动带轮，所述主动带轮与所述从动带轮通过同步带传动连接；
所述从动带轮套设在所述旋转主轴上；
所述切割机构还包括防尘罩；
所述防尘罩安装在所述支撑架上，且覆盖在所述电机、所述主动带轮以及从动带轮的上方。
进一步优选的，所述切割机构还包括防尘套筒；
所述防尘套筒通过轴承可转动的安装在所述旋转主轴的外围；
所述防尘套筒的下端伸入所述防尘罩，且与所述支撑架可拆卸连接。
便于实现防尘处理。
进一步优选的，所述刀片是树脂刀片。
进一步优选的，所述打磨砂轮包括内外设置的砂轮本体以及金刚石烧结层。
石英坩埚与金刚石烧结层磨削。金刚石烧结层的目数为#120。砂轮本体材质是弹簧钢。
进一步优选的，步骤一之前，石英坩埚进行对中处理，对中处理的步骤包括如下步骤：
步骤a，坩埚的开口朝下，夹持机构将坩埚放置在对中装置的游动平台上，夹持机构松开坩埚；
对中装置包括支撑架、左右相对设置的主动夹紧机构以及从动夹紧机构；
主动夹紧机构包括主动支架、两个主动夹紧轮以及用于带动主动夹紧轮转动的驱动电机，所述驱动机构安装在所述主动支架上；
从动夹紧机构包括从动支架以及两个从动夹紧轮，所述从动夹紧轮可转动的安装在所述从动支架上；
所述对中装置还包括用于带动从动夹紧机构以及主动夹紧机构左右反向运动的直线滑台机构，所述直线滑台机构包括伺服电机、双向丝杆、主动滑台以及从动滑台；
所述伺服电机的动力输出轴与所述双向丝杆传动连接，所述双向丝杆的两端分别与所述主动滑台以及所述从动滑台传动连接；
所述主动滑台上安装有所述主动夹紧机构，所述从动滑台上安装有所述从动夹紧机构；
所述从动夹紧机构上安装有位移传感器；
步骤b，夹持机构安装在一升降机构上，升降机构上还安装有真空吸盘，升降机构带动真空吸盘向下运动，吸附工件的顶部后，升降机构向上运动，真空吸盘将坩埚升起，使得坩埚脱离所述游动平台；
步骤c，所述直线滑台机构动作，对坩埚夹紧对中；
步骤d，所述主动夹紧机构的驱动电机带动夹紧轮旋转，带动坩埚旋转，所述从动夹紧机构的压紧轮随动，坩埚旋转过程中，位移传感器为坩埚的外壁进行检测；
步骤e，当所述位移传感器检测到的数据处于设定范围内时，所述主动夹紧机构的驱动电机停止驱动工件旋转；
步骤f，夹持机构夹紧工件。
进一步优选的，步骤c中，当伺服电机的扭矩感应系统检测到扭矩处于设定范围内后，伺服电机停止工作。
使得将工件已经夹紧。
进一步优选的，所述夹持机构位于所述真空吸盘的外围。
便于当对中装置对中完全后，进行夹持固定。
进一步优选地，所述游动平台包括上下设置的游动板以及底板，所述底板安装在所述支撑架；
所述游动板的下方安装有至少两个内外设置的万向滚轮组，每个万向滚轮组均包括周向排布的万向滚轮；
所述底板的中央安装有限位圆环；
所述游动板的底部安装有周向排布的弹簧柱塞，所述弹簧柱塞的弹簧顶针与所述限位圆环相抵。
万向滚轮让游动板在底板上可作平面万向游动，弹簧柱塞通过限位圆环恢复游动板的初始位置。
附图说明
图1为本发明具体实施例1的流程图；
图2为本发明具体实施例1切割机构的剖视图；
图3为本发明具体实施例1切割机构的打磨砂轮的剖视图；
图4为本发明具体实施例1对中装置的结构示意图；
图5为本发明具体实施例1游动平台的剖视图。
图中：1为旋转主轴，2为护刀板，3为刀片，4为打磨砂轮，5为电机，6为同步带，7为主动带轮，8为从动带轮，9为砂轮本体，10为金刚石烧结层，11为真空吸盘，12为三爪卡盘，14为伺服电机，15为双向丝杆，16为驱动电机，17为位移传感器，18为游动平台，181为游动板，182为底板，183为万向滚轮，184为弹簧柱塞，185为限位圆环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图5，具体实施例1，一种防崩边的石英坩埚切割方法，包括如下步骤：
步骤一，石英坩埚旋转；
石英坩埚被夹持机构夹持住后向下运动至切割工位后，石英坩埚旋转；
步骤二，石英坩埚切割；
切割机构，水平移动进给，切割时，切割机构的刀片3从内至外切割坩埚；
步骤三，石英坩埚磨削；
切断坩埚后，坩埚升起，在下降到磨削工位，切割机构上的打磨砂轮4磨削坩埚的切割断面，此时，坩埚以一定速度缓慢下降。
本专利提供了通用性高的防崩边切割方法，将切割与磨削采用同一个切割机构，分步进行。避免了采用的独立的切割装置以及磨削装置，而导致的中心轴线方向产生偏差的问题。
切割机构包括旋转主轴1、护刀板2、刀片、打磨砂轮4以及电机；电机的动力输出轴与旋转主轴1传动连接，旋转主轴1上从上至下依次安装有打磨砂轮、刀片以及护刀板2；刀片的外径大于打磨砂轮4以及护刀板2。便于实现同一个切割机构实现切割与磨削工序。
切割机构包括支撑架，电机5安装在支撑架上；电机5的动力输出轴安装有主动带轮7，支撑架上转动连接有从动带轮8，主动带轮7与从动带轮8通过同步带6传动连接；从动带轮8套设在旋转主轴1上；切割机构还包括防尘罩；防尘罩安装在支撑架上，且覆盖在电机、主动带轮7以及从动带轮8的上方。切割机构还包括防尘套筒；防尘套筒通过轴承可转动的安装在旋转主轴1的外围；防尘套筒的下端伸入防尘罩，且与支撑架可拆卸连接。便于实现防尘处理。
刀片3是树脂刀片。打磨砂轮4包括内外设置的砂轮本体9以及金刚石烧结层10。石英坩埚与金刚石烧结层磨削。金刚石烧结层的目数为#120。砂轮本体材质是弹簧钢。
砂轮本体上开设有开口向下的凹槽，凹槽内容纳有浸渍有润滑油的海绵。金刚石磨砂层上开设有与凹槽导通的导流孔，导流孔从内至外倾斜向下，且导流孔的导流方向与径向构成锐角。便于在砂轮本体旋转过程中，润滑油途径导流孔流向刀片上表面，进而提高切割时对刀片的冷却效果。同时有利于磨削工序。
步骤一之前，石英坩埚进行对中处理，对中处理的步骤包括如下步骤：
步骤a，坩埚的开口朝下，夹持机构12将坩埚放置在对中装置的游动平台18上，夹持机构12松开坩埚；
对中装置包括支撑架、左右相对设置的主动夹紧机构以及从动夹紧机构；
主动夹紧机构包括主动支架、两个主动夹紧轮以及用于带动主动夹紧轮转动的驱动电机16，驱动机构安装在主动支架上；
从动夹紧机构包括从动支架以及两个从动夹紧轮，从动夹紧轮可转动的安装在从动支架上；
对中装置还包括用于带动从动夹紧机构以及主动夹紧机构左右反向运动的直线滑台机构，直线滑台机构包括伺服电机14、双向丝杆15、主动滑台以及从动滑台；
伺服电机14的动力输出轴与双向丝杆15传动连接，双向丝杆15的两端分别与主动滑台以及从动滑台传动连接；
主动滑台上安装有主动夹紧机构，从动滑台上安装有从动夹紧机构；
从动夹紧机构上安装有位移传感器17；
步骤b，夹持机构12安装在一升降机构上，升降机构上还安装有真空吸盘11。(升降机构与真空吸盘通过球头与球碗结构转动连接)升降机构带动真空吸盘11向下运动，吸附工件的顶部后，升降机构向上运动，真空吸盘11将坩埚升起，使得坩埚脱离游动平台18；
步骤c，直线滑台机构动作，对坩埚夹紧对中；
步骤d，主动夹紧机构的驱动电机16带动夹紧轮旋转，带动坩埚旋转，从动夹紧机构的压紧轮随动，坩埚旋转过程中，位移传感器17为坩埚的外壁进行检测；
步骤e，当位移传感器17检测到的数据处于设定范围内时，主动夹紧机构的驱动电机16停止驱动工件旋转；
步骤f，夹持机构12夹紧工件。
步骤c中，当伺服电机14的扭矩感应系统检测到扭矩处于设定范围内后，伺服电机停止工作。使得将工件已经夹紧。
夹持机构12位于真空吸盘11的外围。便于当对中装置对中完全后，进行夹持固定。
游动平台包括上下设置的游动板181以及底板182，底板安装在支撑架；游动板的下方安装有至少两个内外设置的万向滚轮组，每个万向滚轮组均包括周向排布的万向滚轮183；底板的中央安装有限位圆环185；游动板的底部安装有周向排布的弹簧柱塞184，弹簧柱塞的弹簧顶针与限位圆环相抵。万向滚轮让游动板在底板上可作平面万向游动，弹簧柱塞通过限位圆环恢复游动板的初始位置。
对中处理的步骤也可以采用下述方法。
步骤一之前，石英坩埚进行对中处理，对中处理的步骤包括如下步骤：
步骤a，坩埚的开口朝下，夹持机构12将坩埚放置在对中装置的游动平台18上，夹持机构12松开坩埚；
对中装置包括支撑架、左右相对设置的主动夹紧机构以及从动夹紧机构；
主动夹紧机构包括主动支架、两个主动夹紧轮以及用于带动主动夹紧轮转动的驱动电机16，驱动机构安装在主动支架上；
从动夹紧机构包括从动支架以及两个从动夹紧轮，从动夹紧轮可转动的安装在从动支架上；
对中装置还包括用于带动从动夹紧机构以及主动夹紧机构左右反向运动的直线滑台机构，直线滑台机构包括伺服电机14、双向丝杆15、主动滑台以及从动滑台；
伺服电机14的动力输出轴与双向丝杆15传动连接，双向丝杆15的两端分别与主动滑台以及从动滑台传动连接；
主动滑台上安装有主动夹紧机构，从动滑台上安装有从动夹紧机构；
从动夹紧机构上安装有位移传感器17；
步骤b，夹持机构12安装在一升降机构上，升降机构的底部通过球头与球碗结构与真空吸盘11相连，升降机构带动真空吸盘11向下运动，吸附工件的顶部；
步骤c，直线滑台机构动作，对坩埚夹紧对中；
步骤d，主动夹紧机构的驱动电机16带动夹紧轮旋转，带动坩埚旋转，此时，游动盘随动旋转，从动夹紧机构的压紧轮随动，坩埚旋转过程中，位移传感器17为坩埚的外壁进行检测；
步骤e，当位移传感器17检测到的数据处于设定范围内时，主动夹紧机构的驱动电机16停止驱动工件旋转；
16停止驱动工件旋转；
步骤f，夹持机构12夹紧工件。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，石英坩埚旋转；
石英坩埚被夹持机构夹持住后向下运动至切割工位后，石英坩埚旋转；
步骤二，石英坩埚切割；
切割机构，水平移动进给，切割时，切割机构的刀片从内至外切割坩埚；
步骤三，石英坩埚磨削；
切断坩埚后，坩埚升起，在下降到磨削工位，切割机构上的打磨砂轮磨削坩埚的切割断面，此时，坩埚以一定速度缓慢下降。
2.根据权利要求1所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述切割机构包括旋转主轴、护刀板、刀片、打磨砂轮以及电机；
所述电机的动力输出轴与所述旋转主轴传动连接，所述旋转主轴上从上至下依次安装有所述打磨砂轮、所述刀片以及所述护刀板；
所述刀片的外径大于所述打磨砂轮以及所述护刀板。
3.根据权利要求2所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述切割机构包括支撑架，所述电机安装在所述支撑架上；
所述电机的动力输出轴安装有主动带轮，所述支撑架上转动连接有从动带轮，所述主动带轮与所述从动带轮通过同步带传动连接；
所述从动带轮套设在所述旋转主轴上；
所述切割机构还包括防尘罩；
所述防尘罩安装在所述支撑架上，且覆盖在所述电机、所述主动带轮以及从动带轮的上方。
4.根据权利要求3所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述切割机构还包括防尘套筒；
所述防尘套筒通过轴承可转动的安装在所述旋转主轴的外围；
所述防尘套筒的下端伸入所述防尘罩，且与所述支撑架可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述刀片是树脂刀片。
6.根据权利要求1所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述打磨砂轮包括内外设置的砂轮本体以及金刚石烧结层。
7.根据权利要求1所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：步骤一之前，石英坩埚进行对中处理，对中处理的步骤包括如下步骤：
步骤a，坩埚的开口朝下，夹持机构将坩埚放置在对中装置的游动平台上，夹持机构松开坩埚；
对中装置包括支撑架、左右相对设置的主动夹紧机构以及从动夹紧机构；
主动夹紧机构包括主动支架、两个主动夹紧轮以及用于带动主动夹紧轮转动的驱动电机，所述驱动机构安装在所述主动支架上；
从动夹紧机构包括从动支架以及两个从动夹紧轮，所述从动夹紧轮可转动的安装在所述从动支架上；
所述对中装置还包括用于带动从动夹紧机构以及主动夹紧机构左右反向运动的直线滑台机构，所述直线滑台机构包括伺服电机、双向丝杆、主动滑台以及从动滑台；
所述伺服电机的动力输出轴与所述双向丝杆传动连接，所述双向丝杆的两端分别与所述主动滑台以及所述从动滑台传动连接；
所述主动滑台上安装有所述主动夹紧机构，所述从动滑台上安装有所述从动夹紧机构；
所述从动夹紧机构上安装有位移传感器；
步骤b，夹持机构安装在一升降机构上，升降机构上还安装有真空吸盘，升降机构带动真空吸盘向下运动，吸附工件的顶部后，升降机构向上运动，真空吸盘将坩埚升起，使得坩埚脱离所述游动平台；
步骤c，所述直线滑台机构动作，对坩埚夹紧对中；
步骤d，所述主动夹紧机构的驱动电机带动夹紧轮旋转，带动坩埚旋转，所述从动夹紧机构的压紧轮随动，坩埚旋转过程中，位移传感器为坩埚的外壁进行检测；
步骤e，当所述位移传感器检测到的数据处于设定范围内时，所述主动夹紧机构的驱动电机停止驱动工件旋转；
步骤f，夹持机构夹紧工件。
8.根据权利要求7所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：步骤c中，当伺服电机的扭矩感应系统检测到扭矩处于设定范围内后，伺服电机停止工作。
9.根据权利要求7所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述夹持机构位于所述真空吸盘的外围。
10.根据权利要求7所述的一种防崩边的石英坩埚切割方法，其特征在于：所述游动平台包括上下设置的游动板以及底板，所述底板安装在所述支撑架；
所述游动板的下方安装有至少两个内外设置的万向滚轮组，每个万向滚轮组均包括周向排布的万向滚轮；
所述底板的中央安装有限位圆环；
所述游动板的底部安装有周向排布的弹簧柱塞，所述弹簧柱塞的弹簧顶针与所述限位圆环相抵。
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