Устройство для шлифовки изделий, выполненныхв виде тел вращения

 

О П И С А Н И E (ii)8282SS

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04.76 (21) 2344519/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М, К.

Н 01L 21i463

Государственный комитет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 621.382.002 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (72) Авторы изобретения Ю. П. Безсалов, В. А. Дулин, Г. А. Доброхотов, З".-Ф. Бандик, В. М. Ходяк, Ю. Н. Веселин и Н. Н. Данилейко (71) Заявитель (54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ ШЛ ИФО В КИ ИЗДЕЛ И Й, ВЪ|ПОЛНЕННЫХ В ВИДЕ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к механической обработке твердых и хрупких материалов, преимущественно полупроводниковых, и предназначено для шлифовки по наружному диаметру заготовок, выполненных в виде тел вращения с целью придания им цилиндрической формы.

Полупроводниковые заготовки (слитки) имеют форму, близкую к цилиндрической с переменным наружным диаметром. Для придания слиткам правильной цилиндрической формы с сохранением их геометрической оси, что необходимо для проведения дальнейших операций по созданию полупроводниковых приборов, слитки калибруют-обрабатывают по наружному диаметру на различных шлифовальных устройствах.

Известен универсальный круглошлифовальный станок, содержащий станину, расположенный на нем шлифовальный круг с приводом для его вращения, суппорт и расположенное на нем устройство для закрепления обрабатываемого изделия и его вращения, содержащее переднюю и заднюю бабку и поводковый хомуток (1).

При обработке на данном станке полупроводниковый слиток, к торцам которого приклеивают специальные центры для установки их в передней и задней бабках, вращают с помощью поводкового хомутика и совместно с суппортом перемещают относительно шлифовального круга в продольном и поперечном направлениях. Станок обеспечивает получение полупроводниковых

5 слитков правильной геометрической формы в виде цилиндра, однако при этом не сохраняется положение геометрической оси слитка. Перед приклеиванием к слитку центры производят обработку его торцовых поверхностей, при этом вследствие переменного диаметра слитка невозможно получить плоскости торцев строго перпендикулярными к геометрической оси слитка.

Кроме того, при обработке на данном

15 станке производительность процесса невелика, так как шлифование производят за несколько проходов вследствие перепада размеров слитка по диаметру в различных его сечениях.

Известно устройство для шлифования изделий, наиболее близкое по техническому решению к изобретению, содержащее станину, шлифовальный круг с горизонтально расположенной торцевой рабочей поверхностью, привод для его вращения и опорный элемент (2).

При обработке на данном устройстве заготовку прижимают к опорному элементу (упору) и шлифовальному кругу и вращают. Производительность работы при этом

828266 увеличивается, так как заготовка шлифуется одновременно по всей длине, однако геометрическая ось обработанного изделия не совпадает с геометрической осью заготовки, поскольку прижим заготовки к шлифовальному кругу и ее вращение осуществляют вручную. Отклонение геометрической оси слитка после его шлифовки по нару>кному диаметру от первоначального положения составляет более 1 — 2 .

Целью изооретения является повышение точности сохранения поло>кения геометрической оси изделия, имеющего переменный наружный диаметр, при его обработке, а также автоматическое прекращение обработки изделия при достижении заданного размера по диаметру.

Достигается это тем, что устройство для шлифовки изделий, выполненных в виде тел вращения, содержащее станину, шлифовальный круг с горизонтально расположенной торцевой рабочей поверхностью, привод для его вращения и опорный элемент снабжено ведущим элементом, выполненным в виде вращающегося валика с упругим покрытием, установленным на станине с возможностью перемещения в направлении обрабатываемого изделия, а опорный элемент выполнен в виде двух параллельно расположенных вращающихся валиков, один из которых закреплен на станине, а другой с возмо>кностью перемещения относительно нее — в направлении неподвижного валика. Кроме того, вращающийся валик с упругим покрытием снабжен механизмом ограничения перемещения, содержащим рычаг и фиксатор, выполненный преимущественно в виде эксцентрикового кулачка, при этом валик с упругим покрытием расположен на одном конце рычага, а фиксатор — на другом, а ось вращения подвижно закрепленного валика опорного элемента расположена ниже оси вращения неподвижного валика.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — рабочая зона устройства с обрабатываемым изделием, разрез А — А на фиг. 1.

Устройство содержит станину 1, располо>кенные на ней шлифовальный круг 2 с горизонтальной торцевой рабочей поверхностью, покрытой, например, алмазоносным слоем, привод 3 для вращения шлифовального круга, шарнирно закрепленный рычаг

4, на одном конце которого расположен ведущий валик 5 с упругим покрытием 6, выполненным, например, из вакуумной резины, а на другом — фиксатор, выполненный в виде эксцентрикового кулачка 7. Ведущий валик 5 снабжен приводом 8. Под действием силы тяжести ведущего валика 5 с приводом 8 и рычага 4 обрабатываемый слиток 9 боковой поверхностью прижимается к шлифовальному кругу. Одновременно слиток 9 опирается на вращающийся валик

1а

2О

Зо

10, закрепленный на станине устройства, и вращающийся валик 11, расположенный на подпружиненном рычаге 12, при этом оси валиков параллельны между собой, а ось вращения вращающегося валика 11 расположена ниже оси вращения закрепленного вращающегося валика 10. На станине устройства закреплен упор 13, в который упирается при обработке полупроводниковый слиток 9. Вес рычага 4 с ведущим валиком 5 и рычага 12 с валиком 11 подбирают таким образом, чтобы составляющая силы, действующая на слиток 9 от валика 11, была направлена вверх и превыш ал а вес слитка.

Устройство работает следующим образом. С помощью поворотного эксцентрикового кулачка 7 рычаг 4 совместно с ведущим валиком 5 и приводом 8 устанавливают в крайне верхнее положение. Слиток

9 укладывают на валики 10 и 11 и перемещают его в осевом направлении до упора

13, при этом валик 11 под действием подпружиненного рычага оказывается приподнятым вверх на уровень вращающегося валика 10. Если слиток 9 имеет значительный перепад размеров по диаметру, то перед обработкой геометрическая ось слитка не будет параллельна осям вращения валиков 5, 10 и 11. Поскольку вертикальная составляющая силы, действующая на слиток 9 от валика 11, больше веса слитка, последний в начальный момент обработки не соприкасается с рабочей поверхностью шлифовального круга 2. Включают привод 3 вращения шлифовального круга 2 и привод 8 вращения ведущего валика 5, устанавливают рычаг 4 в крайне нижнее положение. Ведущий валик 5 и рычаг 4 своим весом опускают слиток 9 вниз до соприкосновения с рабочей поверхностью шлифовального круга 2 и прижимают его к ней, при этом валик 11 также опускается.

Одновременно происходит вращение слитка

9, так как ведущий валик 5 постоянно прижат упругим покрытием 6 к боковой поверхности слитка. При этом слиток кинематически замыкает валики 5, 10 и 11 в единую систему вращающихся тел и автоматически изменяет свое положение таким образом, что его геометрическая ось становится параллельно осям вращения валиков. В рабочую зону подают воду для охлаждения алмазоносного слоя шлифовального круга. При обработке геометрическая ось слитка 9 всегда остается параллельной рабочей плоскости шлифовального круга 2, так как слиток оказывается постоянно зажатым между валиками 5, 10 и 11, оси которых параллельны рабочей плоскости шлифовального круга, Поскольку слиток 9 своей образующей расположен на рабочей плоскости шлифовального круга 2, по его хорде, то под действием усилия шлифования он стремится продвинуться в сторону

828266 вращения шлифовального круга и упирается в упор 13. При обработке слитка с большими перепадами диаметра по его длине, упругое покрытие 6 ведущего валика 5 прогибается и охватывает слиток по кольцу в 5 месте наибольшего диаметра, удерживая при этом весь слиток параллельно оси валика. При этом наибольшее усилие прижатия слитка к рабочей плоскости шлифовального круга приходится на точку, про- 10 тивоположную точке контакта покрытия со слитком. Поскольку эта точка постоянно меняется из-за вращения слитка, то происходит его интенсивная первоочередная обработка по окружности кольцевого высту- 15 па в месте наибольшего диаметра. Когда этот диаметр делается равным диаметру другого кольцевого выступа, обработка продолжается одновременно уже по двум выступам и так далее до полной обработ- 2о ки по всей длине слитка. Обработка в автоматическом режиме происходит до заранее заданного диаметра, по достижении которого рычаг 4 опускается и упирается в эксцентриковый кулачок 7, при этом пода- 25 ча слитка 9 в направлении шлифовального круга 2 и его обработка прекращаются. По окончании процесса шлифовки эксцентриковый кулачок 7, рычаг 4 с ведущим валиком

5 и приводом 8 устанавливают в исходное положение.

Устройство опробовано в производственных условиях, отклонение геометрической оси слитка после его шлифовки по диаметру по сравнению с первоначальной геометри- З5 ческой осью не превышает 10 — 30.

Формула изобретения

1. Устройство для шлифовки изделий, выполненных в виде тел вращения, содер- 4р жащее станину, шлифовальный круг с горизонтально расположенной торцевой рабочей поверхностью, привод для его вращения и опорныйэлемент отличающееся тем, что, с целью повышения точности сохранения положения геометрической оси изделия, имеющего переменный наружный диаметр, при его обработке, устройство снабжено ведущим элементом, выполненным в виде вращающегося валика с упругим покрытием, установленным на станине с возможностью перемещения в направлении обрабатываемого изделия, а опорный элемент выполнен в виде двух параллельно расположенных вращающихся валиков, один из которых закреплен на станине, а другой — с возможностью перемещения относительно нее в направлении неподвижного валика.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью автоматического прекращения обработки изделия при достижении заданного размера по диаметру, вращающийся валик с упругим покрытием снабжен механизмом ограничения перемещения, содержащим рычаг и фиксатор, выполненный преимущественно в виде эксцентрикового кулачка, при этом валик с упругим покрытием расположен на одном конце рычага, а фиксатор — на другом, а ось вращения подвижно закрепленного валика опорного элемента расположена ниже оси вращения неподвижного валика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ОСТ 11.054.140 — 75. «Изделие электронной техники. Пластины кремния и германия. Технологический процесс». Отраслевой стандарт, 1976, с. 43, 246.

2. Ардамацкий А. А. Изготовление оптических деталей. — М.: «Оборонгиз», 1955, с. 181 (прототип).

828266

Редактор Е, Гончар

Заказ 901/14 Изд. № 331 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель О. Бочкин

Техред А. Камышникова

Корректоры: В. Нам и Е. Осипова