CN103481382A - 用于切割石墨坩埚的新型刀具 - Google Patents

用于切割石墨坩埚的新型刀具 Download PDF

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CN103481382A
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张志力
张钰涛
郭清源
胡玥
姜良伟
周波
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Abstract

一种新型的一次性切割石墨坩埚的新型刀具,属于机械设计领域。解决了现有的切割石墨坩埚过程中对石墨柱原材料的损耗较大、切割下来的内部掏料无法进行再一次的石墨坩埚加工的问题。该切割石墨坩埚的新型刀具由主动齿轮、螺栓、径向刀具、刀架、从动齿轮、轴向刀具、主动轴、从动轴、挡板、刀架座组成;通过底部隐藏径向切割刀具的方式对底部进行加工,以齿轮传动装置来控制底面的加工。该新型刀具加工效率高,可靠性好、可以满足对不同尺寸的石墨坩埚进行加工。

Description

用于切割石墨坩埚的新型刀具技术领域
[0001] 本发明涉及机械设计领域,具体地说,本发明涉及一种新型的一次性切割石墨坩埚的新型刀具。
背景技术
[0002] 单晶硅是信息技术产业以及新能源产业的基础,是电子计算机、自动控制系统、航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等现代科学技术中不可缺少的基本材料。在单晶硅的制造过程中,石墨坩埚是常见的耗材,影响着单晶硅的产品质量。目前,高性能石墨坩埚的制备通常要采用高纯的等静压石墨原料,具体做法是:采用不同尺寸成角度的L形刀具对原料石墨柱进行切割,切割出来的内部掏料的形状是一个倒圆台状。弄碎内部倒圆台状废料,再对外部原料进行加工制成。这样切割方式存在有两个弊端:对石墨柱原材料的损耗较大;切割下来的内部掏料无法进行再一次的石墨坩埚的加工。若切除的内部圆柱体废料可以完整取出,则可以利用取出原料再加工成一个小型的坩埚,不仅节约了成本,又创造了收益。本项目就是对石墨原料的切割工艺进行研究,通过制作一种特殊工具,一次性整体切割成石墨坩埚,达到节约石墨原材料的目的。
发明内容
[0003] 本发明需要解决的技术问题是,现有切割石墨坩埚的工艺浪费大量高纯石墨原料,原材料利用率低,需要采用新的整体切割方式。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005] 采用可以一次性整体切割石墨坩埚的新型刀具,即底部隐藏径向切割刀具的方式对底部进行加工。将底部的径向刀具与传动装置用传动轴连接,通过齿轮传动装置来控制底面的加工。具体做法是将刀具与车床的固定,用该刀具先完成内部石墨料的轴向切割,切出套筒型结构,然后进行石墨 坩埚的径向切割,加工坩埚底部,最后将切割下来的中心棒料完整取出,形成石墨坩埚,切割下来的中心棒料可继续用于制造小尺寸的坩埚。
[0006] 刀具的结构设计:整个刀具由一个套筒,两个轴和四个车刀组成,其中两个用于轴向切割,两个用于径向切割。径向车刀在套筒底部,由轴连接,车刀的刀柄为弧形,贴合在套筒底部的圆上。切割时从石墨棒料边缘入刀,沿轴向用轴向切刀切割。在送至石墨底部后,转动轴的上部,将径向车刀转出,进行径向切割。技术关键在于刀具的设计要满足切割的坩埚尺寸,切割后的坩埚壁薄且需要一定强度。
[0007] 该刀具的工作原理:利用套筒底部的轴向刀具沿石墨棒料轴向进行切割,以套筒底部安装的弧形径向刀进行径向切割,达到切断中心棒料形成坩埚底部的目的。
[0008] 本发明和已有技术相比所具有的有益效果:
[0009] 本发明从现有的石墨ί甘祸制造工艺出发,针对无法切割内圆柱体底部的困难,制造一种工具,对圆柱体形的石墨原料进行轴向和径向切割,切割出的内部小型的圆柱体可以完整取出,可以继续利用制造尺寸更小的石墨坩埚,节约成本并创造了更多价值,符合市场需求和可持续发展的制造趋势。
附图说明
[0010] 图1切割石墨樹祸的新型刀具主视图。
[0011] 图2切割石墨坩埚的新型刀具俯视图。
[0012] 图中:主动齿轮1、螺栓2、径向刀具3、刀架4、从动齿轮5、轴向刀具6、主动轴7、从动轴8、挡板9、刀架座10。
具体实施方式
[0013] 以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明:
[0014] 切割石墨坩埚的新型刀具,如图1,该新型刀具包括:主动齿轮1、螺栓2、径向刀具
3、刀架4、从动齿轮5、轴向刀具6、主动轴7、从动轴8、挡板9、刀架座10。
[0015] 构成该新型刀具的各部分之间的连接:
[0016] 在挡板9外侧装上主、从动轴7、8,将主、从动齿轮1、5分别固定在主、从动轴上。在刀架座10的凸起圆周部分,将轴向刀具6和固定有径向刀具3的刀架4安装在其上,对称分布。用螺栓连接挡板9和刀架座10。
[0017] 该新型刀具的工作原理:
[0018] 新型刀具用于切割石墨坩埚,由挡板9和刀架座10连接固定在一起。当电动机带动石墨旋转接近刀具时,轴向刀具6首先对石墨棒料进行轴向切割,随着石墨棒料的进给,当达到要求的坩埚深度时,安装在刀架作底部的径向刀具3进行径向切割,达到切断中心棒料形成坩埚底部的目的。
[0019] 技术关键在于刀具的选择要满足切割的坩埚尺寸,切割后的坩埚壁薄且需要一定强度。

Claims (1)

1.构成该新型刀具的各部分之间的连接: 在挡板(9)外侧装上主、从动轴(7)、(8),将主、从动齿轮(I)、(5)分别固定在主、从动轴上。在刀架座(10)的凸起圆周部分,将轴向刀具(6)和固定有径向刀具(3)的刀架(4)安装在其上,对称分布。用螺栓连接挡板(9)和刀架座(10)。 其特征在于: 当电动机带动石墨旋转接近刀具时,轴向刀具(6)首先对石墨棒料进行轴向切割,随着石墨棒料的进给,可以控制坩埚的加工深度,当达到深度要求时,安装在刀架作底部的径向刀具(3)进行径向切割,达到切断中心棒料形成坩埚底部的目的。 由于套筒的尺寸即坩埚的内径,制备不同尺寸的石墨坩埚可用相应尺寸套筒的刀具切害I],因此可依据坩埚的标准尺寸,更换套筒,设计制作切割不同尺寸坩埚的系列刀具。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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