CN111015301B - 一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：1：根据待加工溅射环尺寸在主体工装上加工出定位孔；2：在主体工装上加工出开口区域、倒角区域以及加工让刀区域；3：将待加工溅射环设置在主体工装和工装内撑之间，盖上紧固盖板，并通过主体工装、工装内撑和紧固盖板上预留的安装孔，将待加工溅射环紧固在加工工装上，在主体工装圆周方向上加工出孔位；4：在开口区域的两端进行固定，通过定位销对待加工溅射环进行定位；5：对开口区域的待加工溅射环加工出开口，使用圆弧成型刀完成开口区域的圆弧加工；6：松开螺栓、垫片和螺母，去除紧固盖板，取出工装内撑，取下溅射环，进行检验并包装备存。

Description

一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法
技术领域
本发明涉及半导体溅射靶材加工技术领域，特别是涉及溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法。
背景技术
在半导体溅射靶材生产过程中，通常会使用一些环件产品配合靶材一起使用，提高产品的良率，比如镀钛薄膜时，会使用钛环配合钛靶材一起使用，其中溅射环件需安装在工装上配合相应靶材使用，并且溅射环件均为非闭合环件，这就需要对溅射环件进行打孔，并将溅射环由闭合环件加工成非闭合环件。
因溅射环件的特殊产品结构，导致环件内部无支撑受力点，且环件本身易发生变形，导致孔位加工后极易发生偏差，产品打孔后孔位会发生偏差导致无法安装，传统靶材的孔位加工及定位方式无法在此产品上进行应用，并且开口区域的加工受常规的三轴立、卧式机床限制，无法在机床上进行开口区域的机加操作。
因此希望有一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法能够解决现有技术中存在的孔位不准确无法安装至溅射工装，开口区域出现接刀纹，尺寸不一致导致开口区域滚花造成乱纹的问题。
发明内容
本发明公开了一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法,所述加工方法使用加工工装对溅射环进行固定，所述加工工装包括：主体工装、工装内撑、紧固盖板、定位销、垫片、螺母和螺栓；所述主体工装的底部设置有卡爪安装槽，沿圆周方向设置多个径向的孔位，在主体工装上沿轴向设置有开口区域、倒角区域以及加工让刀区域，主体工装的底部中心设置有安装孔；所述工装内撑呈圆柱体，设置有定位销孔，中心设置有安装孔；所述紧固盖板设置有开口和定位销孔，中心设置有安装孔；所述加工方法包括以下步骤：
步骤一：根据待加工溅射环尺寸在主体工装上加工出定位孔；
步骤二：定位孔加工完毕后，在主体工装上加工出开口区域、倒角区域以及加工让刀区域；
步骤三：将待加工溅射环设置在主体工装和工装内撑之间，盖上紧固盖板，并通过主体工装、工装内撑和紧固盖板上预留的安装孔，使用螺栓、垫片和螺母将待加工溅射环紧固在加工工装上，在主体工装圆周方向上加工出孔位；
步骤四：在孔位加工完毕后，在开口区域的两端使用螺栓、垫片和螺母对孔位进行固定，通过定位销对待加工溅射环进行定位；
步骤五：对开口区域的待加工溅射环加工出开口，开口区域铣开后，使用圆弧成型刀完成开口区域的圆弧加工；
步骤六：完成加工，松开螺栓、垫片和螺母，去除紧固盖板，取出工装内撑，取下溅射环，进行检验并包装备存。
优选地，所述主体工装整体呈阶梯圆台，在台阶的圆周位置设置有开口区域、倒角区域以及加工让刀区域，所述紧固盖板呈圆形。
优选地,待加工溅射环物料的内径尺寸为φ277mm-φ278mm，宽度50.8mm±0.25mm，对应的所述工装内撑的外壁尺寸设计为φ277mm-φ278mm，内撑外壁高度尺寸设计50mm-50.5mm。
优选地,所述紧固盖板的尺寸为φ282mm-φ292mm，厚度尺寸为8mm-15mm，盖板顶部位置打通孔用于后续加工定位，端部留出加工让刀区域。
优选地,所述开口区域的两端的孔位加工成M8螺纹孔，孔深﹥20mm，用于紧固待加工溅射环，防止铣开口后待加工溅射环发生回弹，以及便于对后续开口区域圆弧加工。
优选地，所述垫片分别由金属及尼龙垫片组成，用于防止加工过程中加工工装与待加工溅射环之间存在间隙，发生振动；将金属垫片放置在尼龙垫片圆形凹槽内，通过两层垫片对待加工溅射环进行紧固。
优选地,确认待加工溅射环待铣加工区域尺寸，待加工溅射环开口两侧各有一处孔位，开口端部中心与孔位中心之间的尺寸为，两者分别与溅射环件中心连线的夹角为7.75度，主体工装上的开口区域的间距＞10mm。
优选地，所述开口区域需预留铣加工让刀空间，位于开口区域下方长28mm-30mm，宽13mm-15mm，深5mm-8mm。
优选地，所述工装底部设置有三处卡爪安装槽，与机床卡爪进行装夹配套，将加工工装紧固在数控机床上，用于待加工溅射环的后续生产加工。
本发明公开了一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，通过发明工装与相应的加工操作方式，本发明解决了溅射环件本身特殊产品结构造成的孔位加工、开口区域加工的相关难题，对物料进行相应固定，对产品孔位进行定位，产品孔位加工合格率可达100％，避免发生孔位不准确无法安装至溅射工装的问题；产品开口区域的加工方式可通过固定在工装上整体走刀加工全部开口区域，避免发生开口区域出现接刀纹，尺寸不一致等问题，不会对后续开口区域滚花造成乱纹影响。
通过此加工方法，溅射环打孔、铣开口以及开口区域倒角加工，均可通过一次装夹完成，实现产品标准及自动化加工，可有效缩减工序，提高生产效率，产品质量、尺寸精度均可得到有效保障。
附图说明
图1为的主体工装孔位及开口区域结构示意图。
图2为主体工装底部卡爪安装槽结构示意图。
图3为工装盖板及定位孔、定位销结构示意图。
图4为工装紧固配件结构示意图。
图5为工装装配安装结构示意图。
图6为工装装配安装内部轮廓示意图。
图7为物料安装结构示意图。
图8孔位加工完毕示意图。
图9为铣开口紧固物料示意图。
图10为开口区域加工路线示意图。
图11为开口加工完毕示意图。
图12为孔位与开口区域加工完毕物料示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-12所示，溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法使用加工工装对溅射环进行固定，所述加工工装包括：主体工装1、工装内撑2、紧固盖板3.1、定位销3.2、垫片4.1、螺母4.3和螺栓4.2；所述主体工装1的底部设置有卡爪安装槽，沿圆周方向设置多个径向的孔位，在主体工装1上沿轴向设置有开口区域5.1、倒角区域5.2以及加工让刀区域5.3，主体工装1的底部中心设置有安装孔；所述工装内撑2呈圆柱体，设置有定位销孔，中心设置有安装孔；所述紧固盖板3.1设置有开口和定位销孔，中心设置有安装孔；所述加工方法包括以下步骤：
步骤一：根据待加工溅射环尺寸在主体工装1上加工出定位孔；
步骤二：定位孔加工完毕后，在主体工装1上加工出开口区域5.1、倒角区域5.2以及加工让刀区域5.3；
步骤三：将待加工溅射环设置在主体工装1和工装内撑2之间，盖上紧固盖板3.1，并通过主体工装1、工装内撑2和紧固盖板3.1上预留的安装孔，使用螺栓4.2、垫片4.1和螺母4.3将待加工溅射环紧固在加工工装上，在主体工装1圆周方向上加工出孔位；
步骤四：在孔位加工完毕后，在开口区域5.1的两端使用螺栓4.2、垫片4.1和螺母4.3对孔位进行固定，通过定位销3.2对待加工溅射环进行定位；
步骤五：对开口区域5.1的待加工溅射环加工出开口，开口区域5.1铣开后，使用圆弧成型刀完成开口区域5.1的圆弧加工；
步骤六：完成加工，松开螺栓4.2、垫片4.1和螺母4.3，去除紧固盖板3.1，取出工装内撑2，取下溅射环，进行检验并包装备存。
所述主体工装1整体呈阶梯圆台，在台阶的圆周位置设置有开口区域5.1、倒角区域5.2以及加工让刀区域5.3，所述紧固盖板3.1呈圆形。
待加工溅射环物料的内径尺寸为φ277mm-φ278mm，宽度50.8mm±0.25mm，对应的所述工装内撑2的外壁尺寸设计为φ277mm-φ278mm，内撑外壁高度尺寸设计50mm-50.5mm。
所述紧固盖板3.1的尺寸为φ282mm-φ292mm，厚度尺寸为8mm-15mm，盖板顶部位置打通孔用于后续加工定位，端部留出加工让刀区域5.3。
所述开口区域5.1的两端的孔位加工成M8螺纹孔，孔深﹥20mm，用于紧固待加工溅射环，防止铣开口后待加工溅射环发生回弹，以及便于对后续开口区域圆弧加工。
所述垫片4.1分别由金属及尼龙垫片组成，用于防止加工过程中加工工装与待加工溅射环之间存在间隙，发生振动；将金属垫片放置在尼龙垫片圆形凹槽内，通过两层垫片对待加工溅射环进行紧固。
确认待加工溅射环待铣加工区域尺寸，待加工溅射环开口两侧各有一处孔位，开口端部中心与孔位中心之间的尺寸为，两者分别与溅射环件中心连线的夹角为7.75度，主体工装1上的开口区域5.1的间距＞10mm。
所述开口区域5.1需预留铣加工让刀空间，位于开口区域5.1下方长28mm-30mm，宽13mm-15mm，深5mm-8mm。
所述工装底部设置有三处卡爪安装槽，与机床卡爪进行装夹配套，将加工工装紧固在数控机床上，用于待加工溅射环的后续生产加工。
本发明另一实施例中用于如钽、铜溅射环的加工制作步骤包括:
1.选用铝制物料用于加工工装，主体工装1物料直径φ290mm-φ310mm，厚度70mm-90mm，主体工装1底部支撑台阶直径φ280mm-φ290mm，高度18mm-23mm，内撑直径φ277mm-φ278mm(0，-0.05)，高度50.0mm-50.5mm，盖板工装物料直径φ310mm-φ320mm，厚度5mm-10mm；
2.主体工装1安装孔位加工，孔位数量5，工装中心线至孔1角度7.75°，孔2角度90°，孔3角度180°，孔4角度270°，孔5角度352.25°，工装中心线区域加工开口，开口区域宽度9mm-12mm，钻孔深度5mm-10mm，倒角尺寸R6.35mm±0.25mm,开口区域5.1下方加工宽约25mm-30mm，深约15mm-20mm的让刀区域5.3，并在工装底部加工卡盘装卡；
3.盖板加工φ282mm-φ292mm，厚度8mm-15mm，重量3-5kg，定位孔距圆心110mm-115mm，配合φ5mm-φ7mm定位销3.2，并在同一方向上将端部加工宽约30mm，深约10mm的加工让刀区域5.3；
4.选定紧固配件螺纹型号，工装及盖板，工装中心加工成M16通孔，并使用一套M16螺栓用于紧固，开口区域5.1两安装孔加工成M8螺纹孔，深度20mm-25mm，加工金属垫片厚度1mm-2mm，直径φ8mm*φ17mm*(2mm-3mm)，尼龙垫片厚度6mm-7mm，且内部凹槽可放置金属垫片；
5.溅射环物料安装在工装内撑2外壁上，放置盖板，使用紧固螺栓4.2将物料紧固在主体工装1与盖板上；
6.加工安装孔位，机床转速800转/min，进给20mm/min，首先加工开口边缘一处孔位，以开口中心为定位，转动角度依次为7.75°→90°→180°→270°→352.25°将孔位加工完毕；
7.孔位加工完后，将两安装孔使用紧固配件紧固，进行后续铣开口加工，转速1200转/min，进给50mm/min，每次走刀量0.5mm，经过6-7次走刀完成开口区域5.1加工；
8.使用成型铣刀将开口区域5.1加工成圆弧，转速800-1000转/min，进给30mm/min，一次加工成型；
9.取下物料对安装孔区域使用倒角刀对孔位进行倒角处理，并清理毛刺。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于，所述加工方法使用加工工装对溅射环进行固定，所述加工工装包括：主体工装、工装内撑、紧固盖板、定位销、垫片、螺母和螺栓；所述主体工装的底部设置有卡爪安装槽，沿圆周方向设置多个径向的孔位，在主体工装上沿轴向设置有开口区域、倒角区域以及加工让刀区域，主体工装的底部中心设置有安装孔；所述工装内撑呈圆柱体，设置有定位销孔，中心设置有安装孔；所述紧固盖板设置有开口和定位销孔，中心设置有安装孔；所述加工方法包括以下步骤：
步骤一：根据待加工溅射环尺寸在主体工装上加工出定位孔；
步骤二：定位孔加工完毕后，在主体工装上加工出开口区域、倒角区域以及加工让刀区域；
步骤三：将待加工溅射环设置在主体工装和工装内撑之间，盖上紧固盖板，并通过主体工装、工装内撑和紧固盖板上预留的安装孔，使用螺栓、垫片和螺母将待加工溅射环紧固在加工工装上，在主体工装圆周方向上加工出孔位；
步骤四：在孔位加工完毕后，在开口区域的两端使用螺栓、垫片和螺母对孔位进行固定，通过定位销对待加工溅射环进行定位；
步骤五：对开口区域的待加工溅射环加工出开口，开口区域铣开后，使用圆弧成型刀完成开口区域的圆弧加工；
步骤六：完成加工，松开螺栓、垫片和螺母，去除紧固盖板，取出工装内撑，取下溅射环，进行检验并包装备存。
2.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：所述主体工装整体呈阶梯圆台，在台阶的圆周位置设置有开口区域、倒角区域以及加工让刀区域，所述紧固盖板呈圆形。
3.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：待加工溅射环物料的内径尺寸为φ277mm-φ278mm，宽度50.8mm±0.25mm，对应的所述工装内撑的外壁尺寸设计为φ277mm-φ278mm，内撑外壁高度尺寸设计50mm-50.5mm。
4.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：所述紧固盖板的尺寸为φ282mm-φ292mm，厚度尺寸为8mm-15mm，盖板顶部位置打通孔用于后续加工定位，端部留出加工让刀区域。
5.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：所述开口区域的两端的孔位加工成M8螺纹孔，孔深﹥20mm，用于紧固待加工溅射环，防止铣开口后待加工溅射环发生回弹，以及便于对后续开口区域圆弧加工。
6.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：所述垫片分别由金属及尼龙垫片组成，用于防止加工过程中加工工装与待加工溅射环之间存在间隙，发生振动；将金属垫片放置在尼龙垫片圆形凹槽内，通过两层垫片对待加工溅射环进行紧固。
7.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：确认待加工溅射环待铣加工区域尺寸，待加工溅射环开口两侧各有一处孔位，开口端部中心与孔位中心之间的尺寸为，两者分别与溅射环件中心连线的夹角为7.75度，主体工装上的开口区域的间距＞10mm。
8.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：所述开口区域需预留铣加工让刀空间，位于开口区域下方长28mm-30mm，宽13mm-15mm，深5mm-8mm。
9.根据权利要求1所述的溅射环件安装孔位与开口区域的加工方法，其特征在于：所述工装底部设置有三处卡爪安装槽，与机床卡爪进行装夹配套，将加工工装紧固在数控机床上，用于待加工溅射环的后续生产加工。
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