CN114654306A - 半导体cvd设备用锅形陶瓷件加工方法及系统 - Google Patents
半导体cvd设备用锅形陶瓷件加工方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法及系统，包括以下步骤：步骤S1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；步骤S2：将烧结好的坯料放进治具中，并通过治具上的螺丝锁紧固定坯料；步骤S3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面；步骤S4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸；步骤S5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。本发明针对目前国内没有大型锅形陶瓷件加工方法的现状提出了一种全流程的加工方法，具有较高的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷加工技术领域，具体地，涉及一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法及系统。
背景技术
目前半导体行业CVD设备用的大型锅形陶瓷件均被欧美、日本等工业发达国家垄断和封锁。然而国内目前大型锅形陶瓷件的加工方法、工艺和工装治具均处于空白状态。
由于金属的洛氏硬度普遍在30°-65°范围内，而高纯Al2O3陶瓷的洛氏硬度在85°-95°，因此金属加工领域相关的加工工艺不适用于高纯Al2O3陶瓷加工。
对于纯度达到99.5％-99.9％的Al2O3陶瓷产品，其密度在3.5g/cm3-3.97g/cm3，洛氏硬度在85°-95°，材料特性脆且易崩裂，加工过程各工序难度极高，为此，发明了一种陶瓷件加工方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法。
根据本发明提供的一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，包括以下步骤：
步骤S1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；
步骤S2：将烧结好的坯料放进治具中，并通过治具上的螺丝锁紧固定坯料；
步骤S3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面；
步骤S4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸；
步骤S5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。
优选地，所述步骤S3包括以下子步骤：
步骤S3.1：将坯料连同治具放在平面磨床上，找正平面，将治具固定；
步骤S3.2：采用φ150砂轮精磨平面，使坯料高度达到工艺要求。
优选地，所述步骤S4包括以下子步骤：
步骤S4.1：将磨好的坯料放在立磨设备上，校正中心，保证平面度为0.02，将治具进行固定；
步骤S4.2：采用加长刀杆装上φ150砂轮，精磨内腔圆弧至图纸尺寸。
优选地，所述步骤S5包括以下子步骤：
步骤S5.1：采用压板压紧治具，内圆分中，保证平面度0.02；
步骤S5.2：采用加长刀杆装上φ16.5磨头加工内腔底面，达到工艺要求。
优选地，加工过程采用硬度10的金刚石刀具。
优选地，加工过程中刀具的走刀方式为：孔采用螺旋式走刀加工，槽和平面采用斜直线走刀加工。
优选地，所述治具包括：底座、圆腔、把手以及固定螺丝；所述圆腔的一个端面与底座固定连接，所述固定螺丝设置在圆腔的圆周侧面上，且固定螺丝靠近圆腔的另一个端面处设置，所述把手设置在圆腔的圆周侧面上。
根据本发明提供的一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工系统，包括以下模块：
模块M1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；
模块M2：将烧结好的坯料放进治具中，并通过治具上的螺丝锁紧固定坯料；
模块M3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面；
模块M4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸；
模块M5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。
优选地，所述模块M3包括以下子步骤：
模块M3.1：将坯料连同治具放在平面磨床上，找正平面，将治具固定；
模块M3.2：采用φ150砂轮精磨平面，使坯料高度达到工艺要求；
优选地，所述模块M4包括以下子步骤：
模块M4.1：将磨好的坯料放在立磨设备上，校正中心，保证平面度为0.02，将治具进行固定；
模块M4.2：采用加长刀杆装上φ150砂轮，精磨内腔圆弧至图纸尺寸。
所述模块M5包括以下子步骤：
模块M5.1：采用压板压紧治具，内圆分中，保证平面度0.02；
模块M5.2：采用加长刀杆装上φ16.5磨头加工内腔底面，达到图纸要求。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明针对目前国内没有大型锅形陶瓷件加工方法的现状提出了一种全流程的加工方法，具有较高的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明加工方法流程图；
图2为本发明中治具示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
大型锅形陶瓷件由于产品整体弧度大，在成型和加工中必须采取一次成型和精加工，不采用一次成型可能会导致烧结时物理化学反应中坯体裂变和精加工振动中坯体掉颗粒。国内现有的加工方法在成型弧度较大陶瓷产品时容易爆裂，烧结容易变形，在后续加工过程中存在定位不准导致尺寸精度下降的问题。
本发明公开了一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，产品采用一体成型，将整个产品装入工装治具中，实现一次装夹全工序加工。产品的内外加工均采用加长刀杆，高纯Al2O3陶瓷的加工采用磨削方式，加工时孔采用螺旋走刀加工，槽和平面采用斜直线走刀加工来提高加工精度，刀具的选型采用硬度10的金刚石刀具。全工序制程采用夹/治具工装方式，利用四周螺丝定位，在治具工装上设置有加工正反面定位基点。由于产品整体高度过高，在加工过程中均采用分中定位后，将产品移动到要加工时中心再加装加长的刀杆。
具体的，加工方法包括以下步骤：
步骤S1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；
具体的，将粉料导入模具中，对模具内抽真空和冷等静压操作；将压制好的坯料放入数控车床上，采用D30R0.8金刚石铣刀粗加工内外轮廓，去除多余部分。把粗加工好的坯料放进窑炉，按照制定的烧结曲线进行烧结，最高温度1360°。
步骤S2：将烧结好的坯料放进治具中，找正平面，并通过治具周边的螺丝锁紧固定坯料。
治具参照图2所示，包括底座1、圆腔2、缺口3、把手4和螺丝5，底座1、圆腔2和把手4通过焊接而成，螺丝5与圆腔2为螺纹连接，用于固定产品。
底座1表面的平面度为0.02。所述圆腔2的外端面上开设有环形凹槽，所述环形凹槽沿圆腔2的内壁开设，所述圆腔2上位于环形凹槽底面的平面度为0.02。所述圆腔2的圆周侧面上开设有多个缺口3，所述缺口3位于靠近底座1的一端。所述把手4和底座1通过焊接与圆腔2固定。所述底座1在圆腔2的端面侧有内凹槽形成定位部，所述定位部和圆腔2的另一个端面构成加工定位点。
步骤S3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面。
步骤S3.1：将坯料连同治具放在平面磨床上，找正平面，上磁将治具固定；
步骤S3.2：采用φ150砂轮精磨平面，使坯料高度达到工艺要求。
步骤S4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸。
步骤S4.1：将磨好的坯料放在立磨设备上，校正中心，保证平面度为0.02，将治具进行固定；
步骤S4.2：采用加长刀杆装上φ150砂轮，精磨内腔圆弧至图纸尺寸。
步骤S5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。
步骤S5.1：采用压板压紧治具，内圆分中，保证平面度0.02；
步骤S5.2：采用加长刀杆装上φ16.5磨头加工内腔底面，达到图纸要求。
最后，采用研磨的方式对产品进行打磨，修复去毛边，得到最终高精度的锅形陶瓷件。
本发明还公开了一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工系统，包括以下模块：
模块M1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；
模块M1.1：将粉料导入模具中，对模具内抽真空和过等静压操作；
模块M1.2：将压制好的坯料放入数控车床上，采用D30R0.8金刚石铣刀粗加工内外轮廓。
模块M1.3：将加工好的坯料按照制定的烧结曲线进行烧结；
模块M2：将烧结好的坯料放进治具中，并通过治具上的螺丝锁紧固定坯料；
模块M3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面；
模块M3.1：将坯料连同治具放在平面磨床上，找正平面，将治具固定；
模块M3.2：采用φ150砂轮精磨平面，使坯料高度达到工艺要求。
模块M4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸；
模块M4.1：将磨好的坯料放在立磨设备上，校正中心，保证平面度为0.02，将治具进行固定；
模块M4.2：采用加长刀杆装上φ150砂轮，精磨内腔圆弧至图纸尺寸。
模块M5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。
模块M5.1：采用压板压紧治具，内圆分中，保证平面度0.02；
模块M5.2：采用加长刀杆装上φ16.5磨头加工内腔底面，达到图纸要求。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；
步骤S2：将烧结好的坯料放进治具中，并通过治具上的螺丝锁紧固定坯料；
步骤S3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面；
步骤S4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸；
步骤S5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。
2.根据权利要求1所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：
步骤S3.1：将坯料连同治具放在平面磨床上，找正平面，将治具固定；
步骤S3.2：采用φ150砂轮精磨平面，使坯料高度达到工艺要求。
3.根据权利要求1所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤：
步骤S4.1：将磨好的坯料放在立磨设备上，校正中心，保证平面度为0.02，将治具进行固定；
步骤S4.2：采用加长刀杆装上φ150砂轮，精磨内腔圆弧至图纸尺寸。
4.根据权利要求1所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下子步骤：
步骤S5.1：采用压板压紧治具，内圆分中，保证平面度0.02；
步骤S5.2：采用加长刀杆装上φ16.5磨头加工内腔底面，达到工艺要求。
5.根据权利要求1所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于：加工过程采用硬度10的金刚石刀具。
6.根据权利要求1所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于：加工过程中刀具的走刀方式为：孔采用螺旋式走刀加工，槽和平面采用斜直线走刀加工。
7.根据权利要求1所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工方法，其特征在于：所述治具包括：底座、圆腔、把手以及固定螺丝；所述圆腔的一个端面与底座固定连接，所述固定螺丝设置在圆腔的圆周侧面上，且固定螺丝靠近圆腔的另一个端面处设置，所述把手设置在圆腔的圆周侧面上。
8.一种半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工系统，其特征在于，包括以下模块：
模块M1：将粉料加工成坯料进行一次成型烧结；
模块M2：将烧结好的坯料放进治具中，并通过治具上的螺丝锁紧固定坯料；
模块M3：将坯料连同治具放在平面磨床上，采用砂轮精磨平面；
模块M4：将磨好的坯料放在立磨设备上，校准中心，采用加长刀杆装上砂轮，精磨内腔圆弧至目标尺寸；
模块M5：采用数控车床对坯料内腔进行磨削加工。
9.根据权利要求8所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工系统，其特征在于：所述模块M3包括以下子步骤：
模块M3.1：将坯料连同治具放在平面磨床上，找正平面，将治具固定；
模块M3.2：采用φ150砂轮精磨平面，使坯料高度达到工艺要求。
10.根据权利要求8所述的半导体CVD设备用锅形陶瓷件加工系统，其特征在于：所述模块M4包括以下子步骤：
模块M4.1：将磨好的坯料放在立磨设备上，校正中心，保证平面度为0.02，将治具进行固定；
模块M4.2：采用加长刀杆装上φ150砂轮，精磨内腔圆弧至图纸尺寸；
所述模块M5包括以下子步骤：
模块M5.1：采用压板压紧治具，内圆分中，保证平面度0.02；
模块M5.2：采用加长刀杆装上φ16.5磨头加工内腔底面，达到图纸要求。
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