CN114589582B - 一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，属于半导体加工技术领域，所述电极的上表面为对称圆凹凸曲面，将待加工产品固定至回转圆台的中心，设定回转圆台与刀尖配合线速度恒定为v，对刀完成后，同时驱动砂轮和回转圆台旋转，所述砂轮的转速为n，回转圆台的转速为N，驱动砂轮沿着机床的X轴移动，让砂轮从待加工产品的边缘进刀至回转圆台的中心，进刀速度为Fx，所述回转圆台跟踪砂轮的刀尖位置实现无极变速。采用本发明的加工方法，加工后的产品表面状态好，量产时效可控。

Description

一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法
技术领域
本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法。
背景技术
现阶段对于此类曲面电极的精加工主要采用五轴联动设备进行，由于设备精度高决定其刚性相对较差，致使产品研磨表面刀纹明显，目前5轴设备加工投入成本高，程序编辑技术难度大，加工研磨时间长，产品表面振刀刀纹由于设备刚性差难消除，曲面形状稳定性差，效率低下，产品品质受加工环境影响及大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，加工后的产品表面状态好，量产时效可控。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，所述电极的上表面为对称圆凹凸曲面，将待加工产品固定至回转圆台的中心，设定回转圆台与刀尖配合线速度恒定为v，对刀完成后，同时驱动砂轮和回转圆台旋转，所述砂轮的转速为n，回转圆台的转速为N，驱动砂轮沿着机床的X轴移动，让砂轮从待加工产品的边缘进刀至回转圆台的中心，进刀速度为Fx，所述回转圆台跟踪砂轮的刀尖位置实现无极变速，当d小于等于R时，所述
Figure BDA0003553003200000011
其中d为砂轮刀尖到回转圆台中心的距离，R为待加工产品的半径。
进一步，所述砂轮的转速n的范围为1600～1700r/min，所述回转圆台的转速N≤100r/min，所述砂轮的进刀速度范围Fx为0.1～0.2mm/min。
进一步，对刀步骤如下：
a)首先使用杠杆表沿X轴向移动调节对刀块侧壁与X轴向的平行度小于0.01mm,圆弧刀尖与对刀块的弧线轮廓重合，记录当前X轴向数值；
b)旋转回转圆台，使用杠杆表沿X轴向移动调节对刀块侧壁与X轴向的平行度小于0.01mm，圆弧刀尖与对刀块的弧线轮廓重合，计算当前X轴向位置与之前记录数值之差后除以2；将X轴靠回转圆台中心移动得出数值的相对距离，X坐标设置0点；
c)将定位治具放置于回转圆台中心位置，装入待加工产品，使用跳动表接触产品外径，找正待加工产品的回转中心位，将待加工产品通过定位治具夹紧后，Z轴刀尖使用对刀器对刀，确认Z轴加工0点。
进一步，所述定位治具包括圆形的安装座，所述安装座的中心形成用于安装所述待加工产品的安装槽，安装槽的侧壁上均匀间隔布置有位置调节装置和夹紧装置。
进一步，所述位置调节装置包括微调螺栓，所述微调螺栓沿安装座的径向螺纹连接至所述安装座，所述夹紧装置包括压紧滑块、连接板和拧紧螺栓，所述安装槽的侧壁上沿安装座的径向开设有滑槽，所述压紧滑块滑动设置在所述滑槽内，所述连接板与所述安装座固定连接，所述压紧滑块的背侧设置有限位孔，所述拧紧螺栓与所述连接板螺纹连接且端部与所述限位孔配合。
进一步，所述安装槽的底部开设有消气孔。
进一步，加工时，从点1到点10分9步对待加工产品进行走刀，S1，从点1到点2直线进刀；S2，从点2到点3逆时针方向进刀，半径为R1；S3，从点3到点4逆时针方向进刀，半径为R2；S4，从点4到点5顺时针方向进刀，半径为R3；S5，从点5到点6直线进刀，S6，从点6到点7顺时针方向进刀，半径为R4；S7，从点7到点8直线进刀；S8，从点8到点9逆时针方向进刀，半径为R5；S9，从点9到点10直线退刀。
本发明的有益效果在于：
本发明一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，通过设定回转圆台与刀尖配合线速度恒定为v，对刀完成后，同时驱动砂轮和回转圆台旋转，并且设定回转圆台的转速跟踪砂轮的刀尖位置实现无极变速，通过程序系统控制器读取程序坐标距离，让回转圆台上待加工产品的转速跟随砂轮的加工位置进行改变，使得待加工产品位于砂轮的加工位置处时刻具有一个恒定的线速度，从而能够让对称圆曲面的加工过程更为平稳，能够均匀地去除产品表面材料，采用该种加工方法，避免了产品研磨出现刀纹的问题，表面质量得到大大提升，提高了加工效率。
本发明装置，将卧轴圆台的磨床主轴进行改造，不仅让砂轮转动，同时让待加工产品进行转动，两者配合实现了平稳有效地加工，极大提高了加工质量和稳定性，能够有效地针对对称圆曲面电极的加工，使得加工后的产品表面状态好，量产时效可控。
本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明加工方法的加工路线图；
图2为本发明定位治具的结构示意图；
图3为本发明对刀块的结构示意图。
附图中标记如下：安装座11、安装槽12、位置调节装置13、夹紧装置14、压紧滑块15、连接板16、拧紧螺栓17、消气孔18、对刀块19。
具体实施方式
本发明一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，所述电极的上表面为对称圆凹凸曲面，待加工产品的形状为，中间凸起，两侧凹下，其表面具有阴弧、阳弧和直线的组合。加工前，将待加工产品固定至回转圆台的中心，设定回转圆台与刀尖配合线速度恒定为v，v的值为5m/min。如图3为本发明对刀块的结构示意图，砂轮的，直径小于本发明产品的最小阴弧，对刀块的上侧开设有弧形的圆弧。对刀完成后，同时驱动砂轮和回转圆台旋转，所述砂轮的转速为n，n为1700r/min，回转圆台的转速为N，N为60r/min，驱动砂轮沿着机床的X轴移动，让砂轮从待加工产品的边缘进刀至回转圆台的中心，进刀速度为Fx，Fx大约为0.2mm/min，换算成一圈的进刀量为0.003mm，所述回转圆台跟踪砂轮的刀尖位置实现无极变速，当d小于等于R时，所述
Figure BDA0003553003200000031
其中d为砂轮刀尖到回转圆台中心的距离，R为待加工产品的半径。
本实施例中，对刀步骤如下：
a)首先使用杠杆表沿X轴向移动调节对刀块19侧壁与X轴向的平行度小于0.01mm,圆弧刀尖与对刀块19的弧线轮廓重合，记录当前X轴向数值；
b)旋转回转圆台，使用杠杆表沿X轴向移动调节对刀块19侧壁与X轴向的平行度小于0.01mm，圆弧刀尖与对刀块19的弧线轮廓重合，计算当前X轴向位置与之前记录数值之差后除以2；将X轴靠回转圆台中心移动得出数值的相对距离，X坐标设置0点；
c)将定位治具放置于回转圆台中心位置，装入待加工产品，使用跳动表接触产品外径，找正待加工产品的回转中心位，将待加工产品通过定位治具夹紧后，Z轴刀尖使用对刀器对刀，确认Z轴加工0点。在计算刀具半径补偿后，设定程序完成，达到双联动恒线速研磨加工。
本实施例中，如图2所示，所述定位治具包括圆形的安装座11，所述安装座11的中心形成用于安装所述待加工产品的圆形的安装槽12，安装槽12的侧壁上均匀间隔布置有位置调节装置13和夹紧装置14。所述位置调节装置13包括微调螺栓，所述微调螺栓沿安装座11的径向螺纹连接至所述安装座11，所述夹紧装置14包括压紧滑块15、连接板16和拧紧螺栓17，所述安装槽12的侧壁上沿安装座11的径向开设有滑槽，所述压紧滑块15滑动设置在所述滑槽内，所述连接板16与所述安装座11固定连接，所述压紧滑块15的背侧设置有限位孔，所述拧紧螺栓17与所述连接板16螺纹连接且端部与所述限位孔配合。微调螺栓和压紧滑块15均采用PPE材质制成，避免对产品的外表面造成损伤。在对待加工产品进行夹紧前，可以预先通过微调螺栓对待加工产品的位置进行调整，方便调节的同时，减少了夹紧装置14的磨损，调节结束后，找正产品回转中心位，以对称间隔夹紧的方式直接进行夹紧即可，提高了定位和夹紧效率。所述安装槽12的底部开设有消气孔18，消气孔18为7个，均布在安装槽12的底部，通过设置消气孔18，可以避免待加工产品不平的可能。
本实施例中，图1为本发明加工方法的加工路线图，以二分之一截面为例，加工时，从点1到点10分9步对待加工产品进行走刀，S1，从点1到点2直线进刀；S2，从点2到点3逆时针方向进刀，半径为R1；S3，从点3到点4逆时针方向进刀，半径为R2；S4，从点4到点5顺时针方向进刀，半径为R3；S5，从点5到点6直线进刀，S6，从点6到点7顺时针方向进刀，半径为R4；S7，从点7到点8直线进刀；S8，从点8到点9逆时针方向进刀，半径为R5；S9，从点9到点10直线退刀。通过该种走刀方式，得到完美加工路线的同时，减少了走刀步骤，能够提高效率，且整个过程实施更为流畅，能够减少刀纹的产生，实现了质量与效率的结合。采用本发明加工方法，对于现有技术相比，设备成本投入低，生产效率高，加工稳定性好，加工程序简单，岗位作业人员技能要求低，产品表面状态好，具有量产时效可控等优点。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，所述电极的上表面为对称圆凹凸曲面，其特征在于：将待加工产品固定至回转圆台的中心，设定回转圆台与刀尖配合线速度恒定为v，对刀完成后，同时驱动砂轮和回转圆台旋转，所述砂轮的转速为n，回转圆台的转速为N，驱动砂轮沿着机床的X轴移动，让砂轮从待加工产品的边缘进刀至回转圆台的中心，进刀速度为Fx，所述回转圆台跟踪砂轮的刀尖位置实现无极变速，当d小于等于R时，所述
Figure FDA0003908789630000011
其中d为砂轮刀尖到回转圆台中心的距离，R为待加工产品的半径；所述砂轮的转速n的范围为1600～1700r/min，所述回转圆台的转速N≤100r/min，所述砂轮的进刀速度范围Fx为0.1～0.2mm/min；对刀步骤如下：
a)首先使用杠杆表沿X轴向移动调节对刀块侧壁与X轴向的平行度小于0.01mm，圆弧刀尖与对刀块的弧线轮廓重合，记录当前X轴向数值；
b)旋转回转圆台，使用杠杆表沿X轴向移动调节对刀块侧壁与X轴向的平行度小于0.01mm，圆弧刀尖与对刀块的弧线轮廓重合，计算当前X轴向位置与之前记录数值之差后除以2；将X轴靠回转圆台中心移动得出数值的相对距离，X坐标设置0点；
c)将定位治具放置于回转圆台中心位置，装入待加工产品，使用跳动表接触产品外径，找正待加工产品的回转中心位，将待加工产品通过定位治具夹紧后，Z轴刀尖使用对刀器对刀，确认Z轴加工0点。
2.根据权利要求1所述的对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，其特征在于：所述定位治具包括圆形的安装座，所述安装座的中心形成用于安装所述待加工产品的安装槽，安装槽的侧壁上均匀间隔布置有位置调节装置和夹紧装置。
3.根据权利要求2所述的对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，其特征在于：所述位置调节装置包括微调螺栓，所述微调螺栓沿安装座的径向螺纹连接至所述安装座，所述夹紧装置包括压紧滑块、连接板和拧紧螺栓，所述安装槽的侧壁上沿安装座的径向开设有滑槽，所述压紧滑块滑动设置在所述滑槽内，所述连接板与所述安装座固定连接，所述压紧滑块的背侧设置有限位孔，所述拧紧螺栓与所述连接板螺纹连接且端部与所述限位孔配合。
4.根据权利要求3所述的对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，其特征在于：所述安装槽的底部开设有消气孔。
5.根据权利要求1-4任一项所述的对称圆曲面电极曲面研磨的加工方法，其特征在于：加工时，从点1到点10分9步对待加工产品进行走刀，S1，从点1到点2直线进刀；S2，从点2到点3逆时针方向进刀，半径为R1；S3，从点3到点4逆时针方向进刀，半径为R2；S4，从点4到点5顺时针方向进刀，半径为R3；S5，从点5到点6直线进刀，S6，从点6到点7顺时针方向进刀，半径为R4；S7，从点7到点8直线进刀；S8，从点8到点9逆时针方向进刀，半径为R5；S9，从点9到点10直线退刀。
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