CN114986726B - 多晶硅筒加工装置及多晶硅筒加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多晶硅筒加工装置,包括机床、刀具基座、圆筒型刀具、导向润滑降温装置,刀具基座安装在机床上,圆筒型刀具的上端安装在刀具基座上,导向润滑降温装置的上端面上预设圆环开槽,圆环开槽的大小和圆筒型刀具的下端口大小相适应,导向润滑降温装置的下端面贴合在准备加工多晶硅锭的上端面上。圆筒型刀具先对导向润滑降温装置掏筒后逐渐接触多晶硅锭的上端面,在圆筒型刀具的刀刃和多晶硅锭上端面之间分散一些石墨碎屑,使圆筒型刀具的刀刃和多晶硅锭上端面转动接触位置处进行润滑,避免了圆筒型刀具和多晶硅锭上端面直接接触进行转动加工而发生刀具损坏或多晶硅筒加工报废。本发明同时还提供一种多晶硅筒加工方法。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅产品加工技术领域,具体涉及一种多晶硅筒加工装置及多晶硅筒加工方法。
背景技术
多晶硅筒产品的生产流程包括多晶硅锭成型工序及多晶硅锭加工工序,多晶硅锭成型工艺包括以下工序:装料-抽真空-化料-长晶-多晶硅锭。然后将多晶硅锭经掏筒后生产为多晶硅筒,再经切割、打磨后加工成型。
目前多晶硅筒采用加工刀具直接与多晶硅锭接触进行旋转加工,因加工刀具为硬质合金钢,用硬度较大的硬质合金钢刀具对脆性大的多晶硅进行加工过程中,加工刀具与多晶硅锭直接接触,容易造成加工刀具损坏或多晶硅筒加工报废的现象。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种多晶硅筒加工装置,以解决现有技术中因加工刀具直接与多晶硅锭接触进行旋转加工造成加工刀具损坏或多晶硅筒加工报废的问题。
本发明还提供一种多晶硅筒加工方法。
一种多晶硅筒加工装置,包括机床、刀具基座、圆筒型刀具、导向润滑降温装置,刀具基座安装在机床上,圆筒型刀具的上端安装在刀具基座上,导向润滑降温装置的上端面上预设圆形开槽,圆形开槽的大小和圆筒型刀具的下端口大小相适应,导向润滑降温装置的下端面贴合在准备加工多晶硅锭的上端面上。
优选的,所述导向润滑降温装置的为石墨板,石墨板的厚度为10~40mm。
优选的,所述圆筒型刀具的直径为300mm。
优选地,所述圆筒型刀具的刀口处设置有均匀分布的凹凸型刀刃。
一种多晶硅筒加工方法,包含以下步骤:
a、将多晶硅锭设置于加工中心平台上;
b、将圆筒型刀具通过刀具基座固定于多晶硅锭上方;并在圆筒型刀具与多晶硅锭之间铺设导向润滑降温装置;
c、启动圆筒型刀具,先对导向润滑降温装置进行掏筒加工,然后逐渐对多晶硅锭进行掏筒加工。
优选的,在a步骤中,通过加工中心底部的三爪定位卡盘对多晶硅锭进行中心定位。
优选的,在b步骤中,导向润滑降温装置具体为石墨板,石墨板的下端面是通过涂抹凝固胶后粘接在多晶硅锭的加工端面。
优选的,在b步骤中,所铺设的石墨板的厚度为10~40mm。
优选的,在c步骤中,对刀转速20r/min,掏筒过程中的刀具转速230r/min,掏筒直径300mm,掏筒高度330mm。
优选的,在c步骤中,掏筒过程中,掏15mm深度后抬刀一次,抬刀速度500mm/min;往下掏0.2mm,退刀0.02mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:刀具基座带动圆筒型刀具移动至多晶硅锭的正上方后,机床工作带动圆筒型刀具转动先对石墨板加工后逐渐过渡至对多晶硅锭的加工,先沿着导向润滑降温装置上端面设圆形开槽加工形成圆环孔,利用形成的圆环孔引导圆筒型刀具逐渐靠近多晶硅锭的上端面,此时圆环孔内聚集一些石墨碎屑分散在圆筒型刀具的刀刃和多晶硅锭上端面之间,使圆筒型刀具的刀刃和多晶硅锭上端面转动接触位置处进行润滑,同时借助导向润滑降温装置能够有效的缓冲圆筒型刀具对多晶硅锭的直接冲击,避免了圆筒型刀具和多晶硅锭上端面直接接触进行转动加工而发生刀具损坏或多晶硅筒加工报废,利用导向润滑降温装置将圆筒型刀具转动切削过程中所产生的热量快速传导,降低圆筒型刀具的温度,利用导向润滑降温装置具有的导向、导热、润滑及缓冲的作用能够提供掏筒的准确率。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的前体图。
图3是图2中A-A处的剖视图。
图4是导向润滑降温装置的另一种结构示意图。
图中:多晶硅筒加工装置10、刀具基座20、圆筒型刀具30、凹凸型刀刃刀刃31、导向润滑降温装置50、圆形开槽51、凸台52、多晶硅锭60。
具体实施方式
以下结合本发明的附图,对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
请参看图1至图3,一种多晶硅筒加工装置10包括机床、刀具基座20、圆筒型刀具30、导向润滑降温装置50,刀具基座20安装在机床上,圆筒型刀具30的上端安装在刀具基座20上,导向润滑降温装置50的上端面上预设圆形开槽51,圆形开槽51的大小和圆筒型刀具30的下端口大小相适应,导向润滑降温装置50的下端面设置在在准备加工多晶硅锭的上端面上。刀具基座20带动圆筒型刀具30移动至多晶硅锭60的正上方后,机床工作带动圆筒型刀具30转动先对导向润滑降温装置50加工后逐渐过渡至对多晶硅锭60的加工,先沿着导向润滑降温装置50上端面设圆形开槽51加工形成圆环孔,利用形成的圆环孔引导圆筒型刀具30逐渐靠近多晶硅锭60的上端面,此时圆环孔内聚集一些润滑碎屑分散在圆筒型刀具30的刀刃和多晶硅锭60上端面之间,使圆筒型刀具30的刀刃和多晶硅锭60上端面转动接触位置处进行润滑,避免了圆筒型刀具30和多晶硅锭60上端面直接接触进行转动加工而发生刀具损坏或多晶硅筒加工报废,利用导向润滑降温装置将圆筒型刀具转动切削过程中所产生的热量快速传导,降低圆筒型刀具的温度,利用导向润滑降温装置具有的导向、导热、润滑及缓冲的作用能够提供掏筒的准确率。
进一步的,所述导向润滑降温装置50为石墨板,石墨板的厚度为10~40mm。圆筒型刀具对石墨板加工形成的圆环孔的过程中产生石墨碎屑,当圆筒型刀具穿透石墨板后,石墨碎屑分散在石墨板和多晶硅锭的上端面之间。利用石墨板的良好导热率可将圆筒型刀具30钻销所产生的热量散失,降低圆筒型刀具30前端的温度,延长圆筒型刀具30的使用寿命。在本实施方式中,所述导向润滑降温装置50通过粘结剂与多晶硅锭60的上表面稳定接触;在其他实施方式中,请参看图4,不需要粘结剂的参与,在导向润滑降温装置50的四边上、下对应的都延伸出凸台52,导向润滑降温装置50尺寸与多晶硅锭60的上表面尺寸相对应,导向润滑降温装置50设置在多晶硅锭60的上表面时,利用四边上的凸台52来实现定位,使得所述导向润滑降温装置50与多晶硅锭60的上表面稳定接触,同时凸台52增大了导向润滑降温装置50外界接触的面积,使得润滑降温装置50的导热效果更佳;进一步的,导向润滑降温装置50上设置有与圆筒型刀具30的刀刃形状相对应的环形槽,如此方便圆筒型刀具30的刀刃能够顺利的与所述导向润滑降温装置50接触。
进一步的,所述圆筒型刀具30的直径为300mm。
进一步的,所述圆筒型刀具30的刀口处设置有均匀的凹凸型刀刃31。
进一步的,本申请还提供一种多晶硅筒加工方法,包含以下步骤:
a、将多晶硅锭设置于加工中心平台上;
b、将圆筒型刀具30通过刀具基座20固定于多晶硅锭上方,并在圆筒型刀具30与多晶硅锭之间设置导向润滑降温装置50;
c、将圆筒型刀具30靠近导向润滑降温装置50并启动圆筒型刀具30,利用导向润滑降温装置50引导圆筒型刀具30的刀刃逐渐的与多晶硅锭接触并进行掏筒加工及利用导向润滑降温装置50导热及导向润滑降温装置50的碎屑润滑,以获得多晶硅筒。
进一步的,在a步骤中,通过加工中心底部的三爪定位卡盘对多晶硅锭进行中心定位。
进一步的,在b步骤中,导向润滑降温装置50具体为石墨板,石墨板的下端面是通过涂抹凝固胶后粘接在多晶硅锭的加工端面。为了防止导向润滑降温装置50在加工过程中发生滑动,可以使导向润滑降温装置50和多晶硅锭的接触面上涂抹凝固胶,对涂抹有凝固胶的导向润滑降温装置50和多晶硅锭通过加压使两者固定连接。其中,石墨板的厚度为10~40mm。在其他实施方式中,不需要粘结剂的参与,在导向润滑降温装置的四边上、下对应的都延伸出凸台,导向润滑降温装置尺寸与多晶硅锭的上表面尺寸相对应,导向润滑降温装置设置在多晶硅锭的上表面时,利用四边上的凸台来实现定位,使得所述导向润滑降温装置与多晶硅锭的上表面稳定接触,同时凸台增大了导向润滑降温装置外界接触的面积,使得润滑降温装置的导热效果更佳。
进一步的,在c步骤中,对刀转速20r/min,掏筒过程中的刀具转速230r/min,掏筒直径300mm,掏筒高度330mm。
进一步的,在c步骤中,掏筒过程中,掏15mm深度后抬刀一次,抬刀速度500mm/min;往下掏0.2mm,退刀0.02mm。掏15mm深度后抬刀一次的目的是避免圆筒型刀具持续与多晶硅锭紧密接触摩擦,且使石墨碎屑能够再次进入多晶硅锭的上表面被切出的环槽中,利用石墨碎屑的润滑及石墨板的导热效果,避免圆筒型刀具再次与多晶硅锭接触切割时因摩擦出现高温现象,进而避免在多晶硅锭的环槽中生成碳化硅等硬质颗粒,降低了由硬质颗粒而造成的崩刀几率。
最后,使用线切割将掏筒形成的硅筒两端切割,去除毛边,并用磨床进行精加工,将长度方向的尺寸加工到标准尺寸,最后进行倒角。将产品通过红外探伤检测后,即可成为多晶硅筒成品。
Claims (9)
1.一种多晶硅筒加工装置,其特征在于,包括机床、刀具基座、圆筒型刀具、导向润滑降温装置,刀具基座安装在机床上,圆筒型刀具的上端安装在刀具基座上,导向润滑降温装置的上端面上预设圆环开槽,圆环开槽的大小和圆筒型刀具的下端口大小相适应,导向润滑降温装置的下端面贴合在准备加工多晶硅锭的上端面上,所述导向润滑降温装置的为石墨板,石墨板的厚度为10~40mm,在导向润滑降温装置的四边上、下对应的都延伸出凸台,导向润滑降温装置尺寸与多晶硅锭的上表面尺寸相对应,导向润滑降温装置设置在多晶硅锭的上表面时,利用四边上的凸台来实现定位。
2.如权利要求1所述的多晶硅筒加工装置,其特征在于,所述圆筒型刀具的直径为300mm。
3.如权利要求1所述的多晶硅筒加工装置,其特征在于,所述圆筒型刀具的刀口处设置有均匀分布的凹凸型刀刃。
4.一种基于权利要求1至3任意一项的多晶硅筒加工方法,其特征在于,包含以下步骤:
a、将多晶硅锭放置于加工中心平台上;
b、将圆筒型刀具通过刀具基座固定于多晶硅锭上方;并在圆筒型刀具与多晶硅锭之间铺设导向润滑降温装置;
c、启动圆筒型刀具,先对导向润滑降温装置进行掏筒加工,然后逐渐对多晶硅锭进行掏筒加工。
5.如权利要求4所述的多晶硅筒加工方法,其特征在于,在a步骤中,通过加工中心底部的三爪定位卡盘对多晶硅锭进行中心定位。
6.如权利要求4所述的多晶硅筒加工方法,其特征在于,在b步骤中,导向润滑降温装置具体为石墨板,石墨板的下端面是通过涂抹凝固胶后粘接在多晶硅锭的加工端面。
7.如权利要求4所述的多晶硅筒加工方法,其特征在于,在b步骤中,所铺设的石墨润滑板的厚度为10~40mm。
8.如权利要求4所述的多晶硅筒加工方法,其特征在于,在c步骤中,对刀转速20r/min,掏筒过程中的刀具转速230r/min,掏筒直径300mm,掏筒高度330mm。
9.如权利要求4所述的多晶硅筒加工方法,其特征在于,在c步骤中,掏筒过程中,掏15mm深度后抬刀一次,抬刀速度500mm/min;往下掏0.2mm,退刀0.02mm。
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