[發明專利]一種旋轉硅靶材薄壁深孔掏孔裝置

在審

• 申請號: 202011456578.X
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112620702A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 范占軍;盛之林;馬曉林;盛旺;盧輝;商潤龍;馮建寧
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: B23B41/00
• 分類號: B23B41/00;B23B49/00;B23Q5/50
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所 64103
• 代理人: 郭立寧

一種旋轉硅靶材薄壁深孔掏孔裝置，該裝置包括設備立式機架、左滾珠絲杠導軌套裝、右滾珠絲杠導軌套裝、上中下3個托板、4套中心自動定位找正裝置、掏孔磨削刀具及變頻調速減速電機、沖洗冷卻水系統、操作電控系統。設備立式機架由基礎大底板、兩根立柱和數條弧形加強筋板構成，通過螺紋連接方式固定。其中2套中心自動定位找正裝置作為刀具上下夾持導向裝置，分別置于上托板下部及中拖板上部，通過3個聚氨酯滾輪同時向中心移動自動使刀具沿垂直中心定位，滾輪隨刀具外圓旋轉，減少超長刀具旋轉擺動量，穩定控制振幅。本發明加工尺寸范圍廣，掏孔直徑Ф130?380mm，最大掏孔深度1600mm，完全滿足旋轉硅靶材的各種規格尺寸需要。

技術領域

本發明屬于硅靶材機械加工技術領域，特別是涉及一種旋轉硅靶材薄壁深孔掏孔機械加工裝置。

背景技術

濺射靶材是指通過真空鍍膜設備磁控濺射沉積在基板上形成各種功能薄膜的濺射源，硅靶是一種重要的鍍膜靶源，主要用于玻璃、平面顯示、太陽能光伏、光通信存儲等領域。隨著磁控濺射鍍膜技術快速發展與應用領域拓展，旋轉硅靶（管狀靶材）因其濺射鍍膜利用率高達80%以上，已經成為生產高清顯示屏的主要應用靶材，市場需求量日益增加，特別是一種超長旋轉硅靶市場前景廣闊。

現有技術中旋轉硅靶生產方法有兩種，一種是利用高純硅粉通過等離子熱噴涂技術加工而成，其密實度低（約為90%左右）、含氧量高（4000ppm以上），濺射速率低下，故而逐漸被第二種方法替代；第二種方法是采用單晶爐提拉法制得單晶、多晶圓棒或通過鑄錠爐定向凝固法制得多晶方錠毛坯，再經過切割、磨削、拋光等機械加工技術制成硅靶，這種硅靶材特點是密實度高（≥99.9%）、純度高（≥99.995%）、濺射速率高。但由于單晶多晶硅材質比雕刻用材（各種玻璃、水晶、玉石等）具有更高的硬度和脆性特點，在機械切割磨削過程中如采用不適宜的加工裝備和工藝，極易產生崩邊、崩角、裂紋等，嚴重影響產品成品率與生產成本。尤其是旋轉硅靶在掏孔去除芯料加工過程中，其加工難度更高，以至于大部分硅靶材加工企業一直未涉及該種旋轉硅靶的加工制作。

為了適應旋轉硅靶材薄壁深孔掏孔機械加工的市場需求，迫切需要解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是針對硅靶材薄壁深孔掏孔機械加工現有技術存在的問題，提供一種旋轉硅靶材薄壁深孔掏孔機械加工裝置，來滿足高密實度、高純度、高濺射速率旋轉硅靶材去除芯料的加工需要，它能兼顧各種型號旋轉硅靶加工，有效消除加工缺陷，生產效率高、成品率高，有利于批量化生產。

為了實現上述目的，本發明專用裝置技術方案為：一種旋轉硅靶材薄壁深孔掏孔裝置，該裝置包括設備立式機架、左滾珠絲杠導軌套裝（由步進電機驅動）、右滾珠絲杠導軌套裝（由手輪旋轉驅動）、上中下3個托板、4套中心自動定位找正裝置、掏孔磨削刀具及變頻調速減速電機、沖洗冷卻水系統、操作電控系統。

所述設備立式機架由基礎大底板、兩根立柱和數條弧形加強筋板構成，通過螺紋連接方式固定。兩根立柱為矩形方鋼或H型鋼垂直平行對稱放置，并由弧形加強筋板從下到上每間隔一段距離連接固定，以保證兩立柱的相對位置關系及結構強度。弧形加強筋板數量根據立柱強度需要確定。

所述2套左、右滾珠絲杠導軌套裝面對面顛倒安裝置于兩立柱內側，每套滾珠絲杠導軌均配置2個滑臺，一個由絲杠旋轉驅動上下移動，一個無絲杠驅動只依靠直線導軌上下自由滑動。上托板通過角板一端連接絲杠驅動滑臺，一端連接另一個無滾珠絲杠的直線導軌自由滑臺，作為刀具上下進給支撐托板，由步進電機驅動滾珠絲杠旋轉帶動上托板上下移動；中托板同樣通過角板一端連接絲杠驅動滑臺，一端連接另無滾珠絲杠的直線導軌自由滑臺，作為工件長度不同調節夾持鎖緊支撐托板，由手輪旋轉驅動滾珠絲杠旋轉帶動中托板上下移動。

所述掏孔磨削刀具為圓柱狀中空薄壁金剛石深孔水鉆頭，根據所加工旋轉硅靶尺寸定制。所述工件為旋轉硅靶經過外圓粗加工磨削實心圓棒毛坯件。