CN107322821A - 单晶硅掏棒装置 - Google Patents
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Abstract
一种单晶硅掏棒装置包括了旋转轴、入水接头、刀具接头、导流管、掏棒刀具和单晶硅棒底座；旋转轴、入水接头、刀具接头、掏棒刀具和单晶硅棒底座沿同一竖直方向安装设置；入水接头固定安装在旋转轴顶部的安装接口上；掏棒刀具通过刀具接头竖直固定安装在旋转轴的安装法兰上；导流管固定安装在旋转轴中部的通孔中，上端固定连接入水接头，下端固定连接掏棒刀具顶部的入水接口；单晶硅棒底座安装设置在设备工作台面上，位于旋转轴正下方。有益效果在于：掏棒刀具与单晶硅棒的加工缝隙中冷却水通行流畅，冷却效果好，杂质排出及时，增大了刀缝活动空间，不但提高了刀具工作效率，降低了对刀具材质的要求，而且减少了对单晶硅棒掏棒质量的影响。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种机床设备上使用的单晶硅加工掏棒装置。
背景技术
直拉法及悬浮区熔法生产单晶硅棒，在拉制、加工过程中，时常产生如下晶棒：1.由于一些电阻、寿命、缺陷等方面的原因，有些大尺寸的单晶硅棒不适合原本尺寸的合同要求，但符合较小尺寸合同需求，需要加工成较小尺寸的单晶硅棒；2.由于人员操作、设备异常会造成部分晶棒加工异常，不符合客户合同要求，若将这部分晶棒直接报废成原料，则公司成本损失严重，通常情况下，会根据晶棒电阻范围，将其加工成相应合同电阻的小尺寸晶棒，已达到节约成本的目的；3.为节约成本，提升单位小时产出率，生产符合小尺寸电阻要求的大尺寸晶棒，后经过机械加工变为多跟小尺寸晶棒等。
上述情况，都需要将大直径的单晶硅棒加工成为小直径的单晶硅棒，以前所使用的技术方法是利用专用磨床将晶棒磨削到要求规定的尺寸标准，但是此种方法是将除标准直径以外所有多余部分全部转化成硅泥，工作量大、耗能高，推高了生产成本，除此之外，磨削加工量过大时还会对晶棒质量产生影响。为了降低加工成本，现有的技术都是采用掏棒+磨削工艺，先采用掏棒工艺将大尺寸晶棒加工成为留有少量加工余量的小尺寸晶棒，然后再采用磨削工艺加工成标准尺寸晶棒。掏棒工艺不但降低了磨削工艺的设备工作量和耗能，而且加工掉的晶棒碎料可以回收利用，增大了单晶硅棒的利用率，既提高了工作效率又降低了生产成本。
掏棒技术是采用专用掏棒刀具沿大尺寸单晶硅棒的端面磨削切割，从单晶硅棒中掏出一个小尺寸的单晶硅棒。现有的问题在于，掏棒刀具在掏棒过程中切割产生的杂质无法及时排出，刀具与加工件之间的间隙很小，摩擦严重，并且冷却水量少冷却不足，很容易造成刀具磨损和单晶硅棒损伤，严重影响了掏棒刀具的使用寿命和单晶硅棒的加工质量和效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有单晶硅掏棒加工作业中排杂、冷却困难造成刀具寿命短和加工效率低的问题，提供一种单晶硅棒掏棒加工设备上使用的新型单晶硅掏棒装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是通过在掏棒刀具内壁和外壁上同时设置导流槽走水冷却的方式，增大刀具冷却水量，同时利用螺旋导流槽构造加大冷却液对切削杂质的清洗，降低切削杂质对刀缝的影响。
本发明单晶硅掏棒装置包括了旋转轴、入水接头、刀具接头、导流管、掏棒刀具和单晶硅棒底座；所述的旋转轴、入水接头、刀具接头、掏棒刀具和单晶硅棒底座沿同一竖直方向安装设置；所述的旋转轴为加工设备上轴向竖直设置的刀具安装旋转动力轴，中部设为通孔，顶部设置有安装接口，底部设置有安装法兰；所述的入水接头固定安装在旋转轴顶部的安装接口上；所述的掏棒刀具呈圆筒状，刀口向下，顶部设置入水接口，内外筒壁上分别均布螺纹导流槽，导流槽联通顶部的入水接口；所述的掏棒刀具通过刀具接头竖直固定安装在旋转轴的安装法兰上；所述的导流管固定安装在旋转轴中部的通孔中，上端固定连接入水接头，下端固定连接掏棒刀具顶部的入水接口；所述的单晶硅棒底座安装设置在设备工作平台上，位于旋转轴正下方。
所述的入水接头由上下两部分活动连接组成，通过下部分与旋转轴固定连接，入水口设置在上部分侧部。
所述的掏棒刀具内筒壁上的螺纹导流槽的螺旋方向与掏棒刀具的旋转方向相同，外筒壁上的螺纹导流槽的螺旋方向与掏棒刀具的旋转方向相反。
所述的螺纹导流槽的螺纹间距设置在100-120mm。
所述的单晶硅棒底座上设置有凸台，凸台面积小于单晶硅棒的标准尺寸端面。
本发明的有益效果在于：掏棒刀具与单晶硅棒的加工缝隙中冷却水通行流畅，冷却效果好，杂质排出及时，增大了刀缝活动空间，不但提高了刀具工作效率，降低了对刀具材质的要求，而且减少了对单晶硅棒掏棒质量的影响。
附图说明
附图1为本发明的构造示意图；
附图中：旋转轴1、通孔11、安装接口12、安装法兰13、入水接头2、入水口21、刀具接头3、导流管4、掏棒刀具5、刀口51、入水接口52、外壁导流槽53、内壁导流槽54、单晶硅棒底座6、凸台61、单晶硅棒7、设备工作平台8。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
如附图1所示，本发明单晶硅掏棒装置，包括了旋转轴1、入水接头2、刀具接头3、导流管4、掏棒刀具5和单晶硅棒底座6；所述的旋转轴1、入水接头2、刀具接头3、掏棒刀具5和单晶硅棒底座6沿同一竖直方向安装设置；所述的旋转轴1为加工设备上轴向竖直设置的刀具安装旋转动力轴，中部设为通孔11，顶部设置有安装接口12，底部设置有安装法兰13；所述的入水接头2固定安装在旋转轴1顶部的安装接口12上；所述的掏棒刀具5呈圆筒状，刀口51向下，顶部设置入水接口52，内外筒壁上分别均布螺纹导流槽，导流槽联通顶部的入水接口52；所述的掏棒刀具5通过刀具接头3竖直固定安装在旋转轴1的安装法兰13上；所述的导流管4固定安装在旋转轴1中部的通孔11中，上端固定连接入水接头2，下端固定连接掏棒刀具5顶部的入水接口52；所述的单晶硅棒底座6安装设置在设备工作台面8上，位于旋转轴1正下方；所述的入水接头3由上下两部分活动连接组成，通过下部分与旋转轴固定连接，入水口21设置在上部分侧部；所述的掏棒刀具5内筒壁上的内壁导流槽54的螺旋方向与掏棒刀具的旋转方向相同，外筒壁上的外壁导流槽53的螺旋方向与掏棒刀具5的旋转方向相反；所述的单晶硅棒底座6上设置有凸台61，待加工单晶硅棒7通过下端面竖直粘结安装在凸台61上，凸台61的面积小于单晶硅棒7的标准尺寸端面。
本发明单晶硅掏棒装置加工单晶硅棒的主要步骤如下：
(1)将需要加工的单晶硅棒8的单个端面通过粘胶(如水煮胶)粘结在单晶硅棒底座6的凸台61上，使单晶硅棒8竖直牢固的固定在单晶硅棒底座6上；
(2)将与单晶硅棒底座6牢固粘结的单晶硅棒8通过单晶硅棒底座6竖直固定在设备操作平台8上，位置与掏棒刀具5垂直对齐；
(3)打开设备水路开关及旋转轴1开关，冷却液从入水接头2供入，通过导流管4从旋转轴1内部流入掏棒刀具5，通过入水接口52流入内壁和外壁上均匀布置的螺旋状内壁导流槽54和外壁导流槽53，最后从刀口51处流出，随着掏棒刀具5的旋转，冷却水在螺旋状导流槽中加速流通。
(4)设置旋转轴1的转速为600-800转/min，走刀速度为25-30mm/min；
(5)调整掏棒刀具5的刀口51至单晶硅棒8上部端面待加工的部位，使刀口51与单晶硅棒8上部端面接触开始往下旋转切割；
(6)加工结束后，先停止旋转轴1旋转，后向上退出掏棒刀具5，最后停止冷却水；
(7)将加工好的单晶硅棒8连同单晶硅棒底座6一起取下，脱胶使单晶硅棒8的下端面与单晶硅棒底座6的凸台61分离。
Claims (5)
1.一种单晶硅掏棒装置，包括了旋转轴、入水接头、刀具接头、导流管、掏棒刀具和单晶硅棒底座,其特征在于：所述的旋转轴、入水接头、刀具接头、掏棒刀具和单晶硅棒底座沿同一竖直方向安装设置；所述的旋转轴为加工设备上轴向竖直设置的刀具安装旋转动力轴，中部设为通孔，顶部设置有安装接口，底部设置有安装法兰；所述的入水接头固定安装在旋转轴顶部的安装接口上；所述的掏棒刀具呈圆筒状，刀口向下，顶部设置入水接口，内外筒壁上分别均布螺纹导流槽，导流槽联通顶部的入水接口；所述的掏棒刀具通过刀具接头竖直固定安装在旋转轴的安装法兰上；所述的导流管固定安装在旋转轴中部的通孔中，上端固定连接入水接头，下端固定连接掏棒刀具顶部的入水接口；所述的单晶硅棒底座安装设置在设备工作平台上，位于旋转轴正下方。
2.如权利要求1所述的单晶硅掏棒装置，其特征在于：所述的入水接头由上下两部分活动连接组成，通过下部分与旋转轴固定连接，入水口设置在上部分侧部。
3.如权利要求1所述的单晶硅掏棒装置，其特征在于：所述的掏棒刀具内筒壁上的螺纹导流槽的螺旋方向与掏棒刀具的旋转方向相同，外筒壁上的螺纹导流槽的螺旋方向与掏棒刀具的旋转方向相反。
4.如权利要求1或3所述的单晶硅掏棒装置，其特征在于：所述的螺纹导流槽的螺纹间距设置在100-120mm。
5.如权利要求1所述的单晶硅掏棒装置，其特征在于：所述的单晶硅棒底座上设置有凸台，凸台面积小于单晶硅棒的标准尺寸端面。
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