[發(fā)明專利]超聲波旋轉(zhuǎn)掏棒機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310132878.6
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103203807A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林鴻良;陳俊
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥晶橋光電材料有限公司
• 主分類號: B28D5/02
• 分類號: B28D5/02;B28D7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種掏棒機(jī)，尤其是一種用于對藍(lán)寶石材料掏棒的超聲波旋轉(zhuǎn)掏棒機(jī)。

背景技術(shù)

由于大尺寸藍(lán)寶石襯底材料應(yīng)用的普及，特別是發(fā)光二極管LED及SOS(Silicon?on?Sapphire，硅-藍(lán)寶石)半導(dǎo)體行業(yè)對于藍(lán)寶石晶圓需求的增長，促進(jìn)了業(yè)界對藍(lán)寶石材料加工的需求快速上升。由于藍(lán)寶石材料的物理屬于硬脆材料，對大體積藍(lán)寶石晶體，例如80～100kg級的藍(lán)寶石晶體，進(jìn)行套取大口徑晶棒(特別是6、8英寸)的加工操作非常困難，而且效率低下，因此研究藍(lán)寶石掏棒的快速有效加工成為當(dāng)前的難題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，藍(lán)寶石掏棒技術(shù)多采用套筒旋轉(zhuǎn)，鉆取晶棒。如圖5所示為現(xiàn)有技術(shù)的采用下壓方式套取晶棒的一種掏棒機(jī)結(jié)構(gòu)，可以上下移動的移動工作臺406上設(shè)置有第一電機(jī)401、齒輪傳動機(jī)構(gòu)402、絲杠403、套筒夾具404和由套筒夾具夾持的套筒405。移動工作臺406在第二電機(jī)407的驅(qū)動下，可沿著立桿408上下移動。第一電機(jī)401帶動齒輪傳動機(jī)構(gòu)402轉(zhuǎn)動，由從動齒輪驅(qū)動安裝于從動齒輪的中心的絲杠403轉(zhuǎn)動，絲杠帶動安裝于絲杠上的套筒夾具404和由套筒夾具夾持的套筒405旋轉(zhuǎn)，套筒在第一電機(jī)401驅(qū)動下高速轉(zhuǎn)動并向下進(jìn)給，對位于固定工作臺409上的藍(lán)寶石材料進(jìn)行掏棒加工。利用套筒405底端的金剛石刀頭與藍(lán)寶石材料接觸，旋轉(zhuǎn)磨削，直至鉆穿藍(lán)寶石材料，取得圓柱形的藍(lán)寶石晶棒。此種方式的掏棒機(jī)存在有以下幾個缺點：1)單旋轉(zhuǎn)掏棒，磨削速度慢，速率一般只有2～5mm/min，最快不超過8mm/min，加工的效率較低；2)單獨外冷卻，散熱效果差；若冷卻不足會導(dǎo)致金剛石套筒刀頭發(fā)熱，套筒損耗大甚至導(dǎo)致套筒損壞，而且晶棒表面質(zhì)量差、產(chǎn)品質(zhì)量不夠理想；3)對于套筒的軸向跳動要求嚴(yán)格，如果套筒的軸向跳動過大(一般≥0.05mm)，那么在掏棒過程中容易導(dǎo)致晶體炸裂。

申請?zhí)枮?00610004701.8的中國發(fā)明專利公開了一種切割設(shè)備，如圖6所示。該設(shè)備中旋轉(zhuǎn)裝置是感應(yīng)電機(jī)，其包括安置在心軸的后端部上的永磁體以及繞組。壓電振子連接至心軸的后端部。用來將交流電供應(yīng)至壓電振子的供電裝置也安置在心軸單元中。冷卻流體供應(yīng)源通過軟管將冷卻流體供給至輸入孔，冷卻壓電振子。這種切割設(shè)備主要存在以下幾個問題：1)旋轉(zhuǎn)裝置的感應(yīng)電機(jī)內(nèi)嵌，設(shè)備長時間工作，不利于電機(jī)散熱，容易燒壞電機(jī)；2)壓電振子放置在心軸單元的后端部，傳動距離過長，造成超聲波振動衰減，振動效果差；3)此系統(tǒng)冷卻流體只能給壓電振子冷卻，在加工界面處無冷卻，切割刀具無法冷卻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種超聲波旋轉(zhuǎn)掏棒機(jī)，以解決當(dāng)前藍(lán)寶石材料的掏棒加工效率低下、輔料消耗大及晶棒表面質(zhì)量差的問題。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。

超聲波旋轉(zhuǎn)掏棒機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點是，包括切割裝置、工作臺和水冷卻裝置；

所述切割裝置包括導(dǎo)軌、可沿著導(dǎo)軌移動的架體、用于驅(qū)動架體沿著導(dǎo)軌移動的架體驅(qū)動電機(jī)、設(shè)有切割刀具的主軸和用于帶動主軸轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動電機(jī)；所述架體的兩側(cè)各設(shè)置有一根所述導(dǎo)軌；所述架體上設(shè)置有內(nèi)螺紋孔，所述架體驅(qū)動電機(jī)的輸出端設(shè)置有絲桿，所述絲桿與所述架體的內(nèi)螺紋孔之間螺紋配合以使得所述絲桿轉(zhuǎn)動時可帶動所述架體沿著所述導(dǎo)軌移動；所述架體上設(shè)置有主軸驅(qū)動電機(jī)，所述架體之上還安裝有由所述主軸驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的主軸；所述主軸驅(qū)動電機(jī)和所述主軸之間采用傳動帶作為傳動機(jī)構(gòu)；主軸的上端設(shè)置有集流裝置，主軸的內(nèi)部設(shè)有空腔，所述空腔內(nèi)設(shè)置有超聲波換能器，所述主軸的下端固定設(shè)置有套筒，所述套筒的下端設(shè)置有切割刀具；所述主軸上設(shè)置有用于通過冷卻水的第二冷卻水管道，所述架體上設(shè)置有第一冷卻水管道，所述第一冷卻水管道和第二冷卻水管道相通，且所述架體上的第一冷卻水管道與所述水冷卻裝置的出水管相連通，由水冷卻裝置向第一冷卻水管道和第二冷卻水管道內(nèi)注入冷卻水；所述集流裝置包括上集流環(huán)和下集流環(huán)，所述上集流環(huán)和下集流環(huán)均通過電源線與所述超聲波換能器相連接；

所述工作臺包括工作臺本體、電磁吸盤和用于固定被加工工件的固定板；所述電磁吸盤設(shè)置于所述工作臺本體上，所述固定板設(shè)置于所述電磁吸盤上；

所述水冷卻裝置包括水泵、出水管、回水管和水箱；所述水箱用于存儲冷卻水，所述水箱和水泵之間通過連接水管相連接；所述水箱上還設(shè)置有所述回水管；所述出水管設(shè)置于所述水泵上，且出水管與所述切割裝置的架體的第一冷卻水管道相連接。

本發(fā)明的超聲波旋轉(zhuǎn)掏棒機(jī)還具有以下技術(shù)特點。

所述架體上還設(shè)置有可將冷卻水引導(dǎo)至被加工工件的導(dǎo)管。