CN103659349A - 锗单晶片加工新工艺 - Google Patents

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杨海严
王雨春
张瑞良
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    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

锗单晶片加工新工艺，属于锗材料加工工艺，尤其是一种锗红外光学镜片的加工工艺。本发明锗单晶片加工新工艺，该工艺包括将锗单晶毛坯件进行粗磨，之后进行抛光和镀膜，其特征在于粗磨采用切削方式，具体是将待磨的锗单晶毛坯件固定在夹具上，并随夹具旋转，刀具则沿待磨毛坯件表面直线移动，将毛坯表面的粗糙表面去除，形成均匀的光滑表面。本发明的工艺，操作简单，大大缩短了粗磨时间，产品质量能够保证，提高了生产效率，相应的降低了生产成本。

Description

锗单晶片加工新工艺
技术领域
本发明属于锗材料加工工艺，尤其是一种锗红外光学镜片的加工工艺。
背景技术
锗属于稀散稀有金属，是重要的半导体材料与战略资源，具备多方面的特殊性质，在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通信、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用。
锗单晶可作晶体管，是第一代晶体管材料。超高纯锗材料用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有较高的折射系数，能透过红外光，不透过可见光和紫外线，可作为红外光的视窗、棱镜或透镜。
由锗单晶加工成红外光透镜，传统的加工工艺是将锗单晶片铣磨成毛坯件后进行粗磨，然后再进行抛光和镀膜后形成成品。其中，粗磨的方法是用模具研磨，首先用粗砂（粒度为100﹟-240﹟）在钢模上磨去多余的余量，研磨成所需求的半径尺寸；第二道工序用铜模精磨（粒度280﹟-302.5﹟）磨至图纸要求的半径尺寸，整个粗磨工序中要用五道砂研磨才能完成，人工粗磨的时间将至少耗时40min，且粗磨后的晶片其光洁度还达不到光洁度要求，这种传统工艺的磨制方法由人工操作，不能实现标准化，质量难以控制，不仅费时、费力，效率低，速度慢，而且会对加工工人的健康造成一定损害，存在一定的安全弊端。
发明内容
本发明所要解决的就是锗单晶片加工过程中，人工粗磨存在费时、费力，质量难以控制的问题，提供一种粗精磨新工艺，以提高其工作效率和质量。
本发明的锗单晶片加工新工艺，该工艺包括将锗单晶毛坯件进行粗磨，之后进行抛光和镀膜，其特征在于粗磨采用切削方式，具体是将待磨的锗单晶毛坯件固定在夹具上，并随夹具旋转，刀具则沿待磨的毛坯件表面直线移动，将毛坯表面的粗糙表面去除，形成均匀的光滑表面。
所述的夹具由收缩管及紧固件组成，收缩管根部外置有螺纹，顶部呈锥形且等距设置有收缩口，紧固件为中空圆筒设计，其根部内壁设置有螺纹，与收缩管的螺纹相匹配，收缩管顶部设置有一个内嵌的卡口，便于将待加工的锗单晶片放在卡口内。
所述的刀具由车刀和金刚石构成，金刚石呈梯形，设置在车刀顶部，金刚石刀具突出于车刀刀口。
所述的夹具旋转速度和刀具的直线移动轨迹根据毛坯件的规格确定。
所述的刀具和夹具采用电机带动，实现切削的自动化控制。
在采用本发明的粗磨工艺后，传统的大约要40分钟加工一片Φ50口径的零件，而现在只需要3-5分钟，而且加工出来的零件表面光洁度也比传统工艺研磨出来的光洁度好，直接缩短了下道加工工艺的加工时间和周期。本发明的工艺，操作简单，大大缩短了粗磨时间，产品质量能够保证，提高了生产效率，相应的降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明收缩管结构示意图。
图2为本发明紧固件结构示意图。
图3为本发明车刀结构示意图。
其中，车刀1，金刚石2，收缩管3，紧固件4，收缩口5，卡口6。
具体实施方式
实施例1：加工一面Φ50㎜的锗单晶片，传统工艺人工粗精磨，首先要制作铁模、铜模，用铁模粗磨100﹟-240﹟砂去除多余尺寸，接近尺寸时用铜模280﹟-303﹟砂精磨至完工件。
采用本发明的工艺进行粗磨，将待磨的锗单晶毛坯件固定在夹具上，并随夹具旋转，夹具转速为2000转/分钟，刀具切削速度一般在15㎜/分钟～20㎜/分钟。刀具则沿待磨毛坯件表面直线移动，将毛坯表面的粗糙表面去除，形成均匀的光滑表面。
根据零件所要达到的表面光洁度程度不同，夹具转速和刀具切削速度调配也有所不同，刀具和夹具采用电机带动，实现切削和研磨的自动化控制。
所述的夹具由收缩管3及紧固件4组成，收缩管3根部外置有螺纹，顶部呈锥形且等距设置有收缩口5，紧固件4为中空圆筒设计，其根部内壁设置有螺纹，与收缩管3的螺纹相匹配，收缩管3顶部设置有一个内嵌的卡口6，便于将待加工的锗单晶片放在卡口6内。刀具由车刀1和金刚石2构成，金刚石2呈梯形，设置在车刀1顶部，金刚石2刀具突出于车刀1刀口。

Claims (5)

1.锗单晶片加工新工艺，该工艺包括将锗单晶毛坯件进行粗磨，之后进行抛光和镀膜，其特征在于粗磨采用切削方式，具体是将待磨的锗单晶毛坯件固定在夹具上，并随夹具旋转，刀具则沿待磨毛坯件表面直线移动，将毛坯表面的粗糙表面去除，形成均匀的光滑表面。
2.如权利要求1所述的锗单晶片加工新工艺，其特征在于所述的夹具由收缩管（3）及紧固件（4）组成，收缩管（3）根部外置有螺纹，顶部呈锥形且等距设置有收缩口（5），紧固件（4）为中空圆筒设计，其根部内壁设置有螺纹，与收缩管（3）的螺纹相匹配，收缩管（3）顶部设置有一个内嵌的卡口（6），便于将待加工的锗单晶片放在卡口（6）内。
3.如权利要求1所述的锗单晶片加工新工艺，其特征在于所述的刀具由车刀（1）和金刚石（2）构成，金刚石（2）呈梯形，设置在车刀（1）顶部，金刚石（2）刀具突出于车刀（1）刀口。
4.如权利要求1所述的锗单晶片加工新工艺，其特征在于所述夹具旋转速度和刀具的直线移动轨迹根据锗单晶毛坯件的规格确定。
5.如权利要求1所述的锗单晶片加工新工艺，其特征在于所述的刀具和夹具采用电机带动，实现切削的自动化控制。
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