CN102152412A - 一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开的可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，包括机架(1)上安装的进给系统、钻机头系统、卡具(6)、冷却系统；所述钻机头系统设置在进给系统的大托盘(3)上，所述卡具对应于钻机头系统设置；其特征在于：所述钻机头系统包括电机A(31)、钻轴固定座(13)、设置在钻轴固定座上的钻轴(15)、设置在钻轴一端的钻头(14)、设置在钻轴另一端的旋转接头(23)，钻轴设置有内孔，钻头和旋转接头设置有与钻轴内孔贯通的冷却水通道(18)；该钻机可以满足孔式搭接技术中对硅芯孔的使用要求，实现在硅芯上磨钻孔且自动排屑，另外自动排屑功能减去了钻孔过程中的人工盯点，不仅节约了成本，而且大大提高了生产效率。

Description

一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机

技术领域

本发明涉及钻机技术领域，具体涉及一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机。

背景技术

目前，在西门子法生产多晶硅的过程中硅芯搭接是一项非常重要的技术，传统的硅芯搭接技术采用“U”形口搭接或“V”形口搭接，即在竖硅芯上端开“U”形坡口或“V”形坡口，横硅芯端部搭接在坡口处。此搭接技术存在着以下两种缺陷：第一，横硅芯端部与坡口搭接处形成线接触，接触面太小，造成搭接处接触不好电阻相应较大，在还原反应时此处得到的多晶硅质量较差，也就是行话叫法的“拐弯料”；第二，横硅芯在前后方向可以由U形或V形槽定位，但在左右方向却无法定位；这样，在还原过程中容易造成硅芯倒伏。因此需改进为一种可有效提高接触面积和减小电阻的硅芯搭接方法，孔式硅芯搭接方法应用而生，即在横硅芯上钻孔，将端部磨削好的竖硅芯穿入横硅芯两端的钻孔中。

发明内容

为了解决在硅芯上磨钻孔，从而更好的实施孔式搭接技术；本发明公开了一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，该钻机可以满足孔式搭接技术中对硅芯孔的使用要求，实现在硅芯上磨钻孔且自动排屑，另外自动排屑功能减去了钻孔过程中的人工盯点，不仅节约了成本，而且大大提高了生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，包括机架上安装的进给系统、钻机头系统、卡具、冷却系统；所述钻机头系统设置在进给系统的大托盘上，所述卡具对应于钻机头系统设置；所述钻机头系统包括电机、钻轴固定座、设置在钻轴固定座上的钻轴、设置在钻轴一端的钻头、设置在钻轴另一端的旋转接头，钻轴设置有内孔，钻头和旋转接头设置有与钻轴内孔贯通的冷却水通道；

为更好的实施本发明创造，所述钻头分为夹持部分和钻头工作部分；钻头内部设有冷却水通道，钻头设有进水孔和出水孔；所述进水孔和出水孔与冷却水通道贯通；钻头工作部分顶端设有钻头端面，钻头端面上至少设有一个出水孔，并且应有出水孔包含钻头的回转中心点；包含钻头回转中心点的出水孔具有以钻头回转中心点为圆心形成的内切圆；在钻头上至少有一个出水孔的最大内切圆直径大于以钻头回转中心点为圆心形成的内切圆的直径。

为更好的实施本发明创造，所述冷却系统包括进水总管、出水管和喷水管，所述进水总管分别与喷水管和钻机头系统钻轴的旋转接头连接；出水管设置在机架上，废水与硅渣经出水管排出；喷水管设置在夹具和钻头之间，固连在机架上。

为更好的实施本发明创造，所述进给系统包括依次连接的电机A、联轴器、大托盘和丝杆，丝杆两端通过轴承设置在轴座上，丝母与丝杆旋合连接。

本发明钻机的钻机头系统，通过单独控制或联动控制实现在硅芯上钻孔；卡具用于装夹硅芯；冷却系统中水流一方面通过喷水管流出，进而在钻孔过程中进行降温和冲刷碎屑，一方面从钻机头系统钻轴内部流入，从钻头出水孔流出，在钻孔过程中实现自动钻孔除屑功能。

附图说明

图1是本发明钻机的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明钻头结构示意图；

图4是本发明钻头工作原理示意图；

图5是本发明冷却系统在钻机上分布示意图。

图6是钻头出水孔设置原理图。

图中：1、机架；2、电机；3、大托盘；4、钻机头系统；5、滑轨；6、夹具；8、出水管；9、进水总管；10、喷水管；12、丝杆；13、钻轴固定座；14、钻头；15、钻轴；16、夹持部分；17、钻头工作部分；18、冷却水通道；19、钻头端面；20、出水孔；21、硅柱；22、水流；23、旋转接头；24、进水孔；25、内切圆；26、最大内切圆；27、轴承；28、轴座；29、联轴器；30、丝母；31、电机A。

具体实施方式

参考下面的实施例，可以更详细解释本发明，但是本发明并不限于这些实施例的组合方式。

结合图1、图2、图5，本实施例的一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，机架上安装有进给系统、钻机头系统、卡具6、冷却系统；钻机头系统设置在进给系统的大托盘3上，卡具6对应于钻机头系统设置。

其中，进给系统包括依次连接的电机2、联轴器29和丝杆12，丝杆两端通过轴承27设置在轴座28上，丝母30与丝杆旋合连接。

钻机头系统包括电机A31、钻轴固定座13、设置在钻轴固定座上的钻轴15、设置在钻轴一端的钻头14、设置在钻轴另一端的旋转接头23，钻轴15设置有内孔，钻头14和旋转接头23设置有与钻轴内孔贯通的冷却水通道18。

冷却系统包括进水总管9、出水管8和喷水管10，所述进水总管9分别与喷水管10和钻机头系统钻轴的旋转接头23连接；出水管8设置在机架1上，废水与硅渣经出水管8排出；喷水管10设置在夹具6和钻头14之间，固连在机架上。

结合图3、图6，钻头分为夹持部分16和钻头工作部分17；钻头内部设有冷却水通道18，钻头设有进水孔24和出水孔20；所述进水孔24和出水孔20与冷却水通道贯通18；钻头工作部分顶端设有钻头端面19，钻头端面上19至少设有一个出水孔20，并且应有出水孔20包含钻头的回转中心点；包含钻头回转中心点的出水孔20具有以钻头回转中心点为圆心形成的内切圆25；在钻头上至少有一个出水孔的最大内切圆26直径大于以钻头回转中心点为圆心形成的内切圆25的直径。

结合图2，本发明的钻机工作过程是，将横硅芯装夹在卡具6上，根据横硅芯的长度调节卡具6之间的距离，具体调节时，将一个卡具固定，另一个卡具根据横硅芯的长度左右调节以使硅芯正确装夹；同样将一个钻机头系统固定，另一个钻机头系统根据卡具的定位左右调节，以使钻头位置对中。启动开关，进水总管9中通水，水流一方面通过喷水管10流出，冲刷钻头与硅芯的接触面，进而在钻孔过程中对钻头进行降温和冲刷碎屑；一方面通过钻机头系统上的旋转接头23进入钻轴15，由于钻头14和旋转接头23的冷却水通道18与钻轴15内孔贯通，水流直至钻头出水孔20流出，在钻孔过程中实现自动钻孔除屑功能。进给系统的电机2动作，带动丝杆12旋转，通过丝杆12与丝母30旋合运动，带动大托盘3前进，设置在进给系统大托盘3上的钻机头系统快速进给至将要接触硅芯处，之后钻机头系统电机A31动作，带动钻头14以工进速度进行磨钻加工。钻出所需要的孔时钻头快速退出，加工过程完毕。加工过程中的废水通过出水管8排出。

钻机中滑轨5起导向定位作用，实现大托盘3方向上的精确进给；大托盘3沿丝杆12实现尺寸上精确进给。

结合图3、图4、图6，钻头部分的工作原理及其使用方法是：钻头磨削加工过程中，进入钻机头系统中水流22进入钻头进水孔24通过钻头冷却水通道18从钻头出水孔20流出，一方面起冷却作用，一方面将钻头中心处形成的硅柱21冲出；随着磨削的进行，钻头中心处的硅芯磨削成细小的柱状，由于钻头出水口20的以钻头回转中心点为圆心形成的内切圆25为最小直径圆，该出水孔20的最大内切圆26直径大于内切圆25的直径，且出水孔20均与冷却水通道18贯通，即使柱状硅芯填充在内切圆25内，水流22仍可从最大内切圆26位置处流出，不会引起钻头水孔堵塞，磨削结束后硅柱在工作液的冲刷作用下自动排出，实现自动排屑；最后钻头停止，快速退出。

通过该钻机将两端带硅芯圆球体的横硅芯加工出孔，两根竖硅芯可分别插入，不仅使两根竖硅芯与横硅芯圆球体紧密牢固连接，有效提高搭桥硅芯的接触面积，使硅芯不易倒伏；而且使硅芯搭接处具有良好的导电性能，减小电阻，进而在多晶硅生产中提高多晶硅的品质。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变换和改进。

Claims (3)

1.一种可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，包括机架上安装的进给系统、钻机头系统、卡具、冷却系统；所述钻机头系统设置在进给系统的大托盘(3)上，所述卡具对应于钻机头系统设置；其特征在于：所述钻机头系统包括电机A(31)、钻轴固定座(13)、设置在钻轴固定座上的钻轴(15)、设置在钻轴一端的钻头(14)、设置在钻轴另一端的旋转接头(23)，钻轴(15)设置有内孔，钻头(14)和旋转接头设置有与钻轴(15)内孔贯通的冷却水通道；

所述钻头(14)分为夹持部分(16)和钻头工作部分(17)；钻头(14)内部设有冷却水通道(18)，钻头设有进水孔(24)和出水孔(20)；所述进水孔(24)和出水孔(20)与冷却水通道(18)贯通；钻头工作部分(17)顶端设有钻头端面(19)，钻头端面上至少设有一个出水孔(20)，并且应有出水孔包含钻头(14)的回转中心点；包含钻头回转中心点的出水孔(20)具有以钻头回转中心点为圆心形成的内切圆(25)；在钻头(14)上至少有一个出水孔的最大内切圆(26)直径大于以钻头(14)回转中心点为圆心形成的内切圆(25)的直径。

2.根据权利要求1所述的可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，其特征在于：所述冷却系统包括进水总管(9)、出水管(8)和喷水管(10)，所述进水总管(9)分别与喷水管(10)和钻机头系统钻轴(15)的旋转接头(23)连接；出水管(8)设置在机架上，废水与硅渣经出水管(8)排出；喷水管(10)设置在夹具(6)和钻头(14)之间，固连在机架(1)上。

3.根据权利要求1所述的可在硅芯或其它晶体材料上磨钻孔的钻机，其特征在于：所述进给系统包括依次连接的电机(2)、联轴器(29)、大托盘(3)和丝杆(12)，丝杆两端通过轴承(27)设置在轴座(28)上，丝母(30)与丝杆(12)旋合连接。

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