CN115890930B - 靶材用锗圆管的加工方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种靶材用锗圆管的加工方法，其包括步骤：提供锗晶棒；将锗晶棒切割成锗晶切段；将锗晶切段的轴向的两端面进行铣面；将锗晶铣段的外周面进行滚磨加工；在锗晶滚磨段立着的状态下，将锗晶滚磨段的一个端面用粘接料固定，粘接料能够加热熔化且冷却凝固，在锗晶滚磨段的另一个端面上进行画圆操作，在端面的中心画中心大圆、围绕中心大圆画一圈的小圆，小圆直径相同、周向彼此相切、圆心处于以端面的中心为圆心的同一圆环，各小圆与中心大圆在径向上间隔开，各小圆与锗晶滚磨段的外周间隔开；进行套料加工操作，先对着中心大圆进行套料加工，之后对着各小圆逐次进行套料加工；加热粘接料，并取出全部的芯料；对套料加工段进行精雕加工。
Description
技术领域
本公开涉及半导体材料加工领域，更具体地涉及一种靶材用锗圆管的加工方法。
背景技术
目前市场制备锗单晶，绝大多数晶体的主流生产技术是直拉生长法(Czochralski法)。申请人已通过直拉法生长出直径-75mm-300mm、长度不超过1200mm的低位错密度的锗单晶，并且能满足客户对不同的晶体、晶向需求。锗是半导体材料的一种，具有良好的半导体性质，在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用。
对于加工靶材用锗材料，市场上成熟工艺方法很少，通常借鉴的是机械加工领域已有的方式来进行。例如，于2020年6月23日公布的中国专利申请CN11139149A介绍了现有靶材用锗晶片的加工，即现有靶材用锗晶片是先按照方片对角线尺寸为直径控制锗单晶，采用晶体截断机横向截断单晶，然后用内圆切片机切方并按靶材需求厚度切毛胚片，用平磨机精磨到所需要晶体厚度，再用磨边机对晶片边缘倒角，从而得到所需要尺寸的锗晶片。该专利文献针对现有靶材用锗晶片的切片开方去边，改进线切割机纵向切片取代内圆切片机的切片。
由于靶材用锗材料在具体应用时会有不同的形状的特殊需求，上述专利文献自身以及现有靶材用锗晶片的加工所针对的靶材用锗材料都是为了获得方形的靶材用锗晶片。但是，对于靶材用锗圆管的加工，尚无成熟的技术来借鉴，由此需要在靶材用锗圆管的加工方法上进一步开发。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种靶材用锗圆管的加工方法，其能够加工制备靶材用锗圆管。
由此，提供一种靶材用锗圆管的加工方法，其包括步骤：S1，提供锗晶棒，锗晶棒的长度大于成品靶材用锗圆管的长度，锗晶棒的直径大于成品靶材用锗圆管的外径；S2，将锗晶棒切割成锗晶切段，锗晶切段的长度大于成品靶材用锗圆管的长度；S3，将锗晶切段的轴向的两端面进行铣面，以获得长度减小且两端面平行的锗晶铣段，锗晶铣段的长度大于成品靶材用锗圆管的长度；S4，将锗晶铣段的外周面进行滚磨加工，以获得直径减小的锗晶滚磨段，锗晶滚磨段的直径大于成品靶材用锗圆管的外径；S5，在锗晶滚磨段立着的状态下，将锗晶滚磨段的轴向的一个端面用粘接料固定，粘接料能够加热熔化且冷却凝固，在锗晶滚磨段的另一个端面上进行画圆操作，在画圆操作中，在端面的中心画中心大圆、围绕中心大圆画一圈的小圆，中心大圆的直径小于成品靶材用锗圆管的内径但中心大圆的直径大于小圆的直径，一圈的小圆直径相同、周向彼此相切、圆心处于以端面的中心为圆心的同一圆环，各小圆与中心大圆在径向上间隔开且间隔开的尺度大于将要采用的与小圆对应的套筒的壁厚和中心大圆对应的套筒的壁厚之和，各小圆与锗晶滚磨段的外周间隔开，各小圆与锗晶滚磨段的外周间隔开的最短距离大于成品靶材用锗圆管的壁厚；S6，将处于立着的状态下的粘接固定的画圆后的锗晶滚磨段沿轴向从上往下进行套料加工操作，在套料加工操作中，先对着中心大圆进行套料加工，之后对着各小圆逐次进行套料加工，以形成套料加工段，套料加工段加工出的分别与中心大圆和一圈的小圆对应的芯料依然保持在套料加工段内；S7，在套料加工操作完成之后，加热粘接料，以解除对套料加工段的端面粘接固定并取出全部的芯料；S8，在取出全部的芯料之后，对套料加工段依次进行铣面、内径加工和外径加工的精雕加工，以分别达到成品靶材用锗圆管的长度、内径和厚度。
本公开的有益效果如下：在靶材用锗圆管的加工方法中，针对提供的锗晶棒，经过切割、铣面、滚磨、立着状态下粘接固定并画圆、套料加工、取出芯料以及精雕加工，能够获得靶材用锗圆管。
附图说明
图1是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S1采用的锗晶棒的示意图。
图2是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S2的切割示意图。
图3是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S3的铣面示意图。
图4是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S4的滚磨加工示意图。
图5是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S5的画圆操作的立体图示意图。
图6是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S5的画圆操作的俯视示意图，其中为了清楚起见，石墨板和固定工装未示出。
图7是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S6的套料加工操作的示意图。
图8是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S7的解除对套料加工段的端面粘接固定后的套料加工段和芯料的分解图，仅示出与中心大圆和一个小圆对应的芯料。
图9是根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S8的精雕加工示意图。
图10是成品靶材用锗圆管的示意图。
图11是靶材用锗圆管的加工方法中的良品的成品靶材用锗圆管的照片。
其中，附图标记说明如下：
M1锗晶棒 W2砂轮
M2锗晶切段 P石墨板
C切割线 M5套料加工段
S真空吸附盘 T1固定工装
M3锗晶铣段 M6芯料
W1砂轮 T2固定工装
M4锗晶滚磨段 F成品靶材用锗圆管
J夹具
具体实施方式
附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
参照图1至图10，靶材用锗圆管的加工方法包括步骤：S1，提供锗晶棒M1，锗晶棒M1的长度大于成品靶材用锗圆管F的长度，锗晶棒M1的直径大于成品靶材用锗圆管F的外径；S2，将锗晶棒M1切割成锗晶切段M2，锗晶切段M2的长度大于成品靶材用锗圆管F的长度；S3，将锗晶切段M2的轴向的两端面进行铣面，以获得长度减小且两端面平行的锗晶铣段M3，锗晶铣段M3的长度大于成品靶材用锗圆管F的长度；S4，将锗晶铣段M3的外周面进行滚磨加工，以获得直径减小的锗晶滚磨段M4，锗晶滚磨段M4的直径大于成品靶材用锗圆管F的外径；S5，在锗晶滚磨段M4立着的状态下，将锗晶滚磨段M4的轴向的一个端面用粘接料固定，粘接料能够加热熔化且冷却凝固，在锗晶滚磨段M4的另一个端面上进行画圆操作，在画圆操作中，在端面的中心画中心大圆、围绕中心大圆画一圈的小圆，中心大圆的直径小于成品靶材用锗圆管F的内径但中心大圆的直径大于小圆的直径，一圈的小圆直径相同、周向彼此相切、圆心处于以端面的中心为圆心的同一圆环，各小圆与中心大圆在径向上间隔开且间隔开的尺度大于将要采用的与小圆对应的套筒的壁厚和中心大圆对应的套筒的壁厚之和，各小圆与锗晶滚磨段M4的外周间隔开，各小圆与锗晶滚磨段M4的外周间隔开的最短距离大于成品靶材用锗圆管F的壁厚；S6，将处于立着的状态下的粘接固定的画圆后的锗晶滚磨段M4沿轴向从上往下进行套料加工操作，在套料加工操作中，先对着中心大圆进行套料加工，之后对着各小圆逐次进行套料加工，以形成套料加工段M5，套料加工段M5加工出的分别与中心大圆和一圈的小圆对应的芯料M6依然保持在套料加工段M5内；S7，在套料加工操作完成之后，加热粘接料，以解除对套料加工段M5的端面粘接固定并取出全部的芯料M6；S8，在取出全部的芯料M6之后，对套料加工段M5依次进行铣面、内径加工和外径加工的精雕，以分别达到成品靶材用锗圆管F的长度、内径和厚度。
在靶材用锗圆管的加工方法中，针对提供的锗晶棒M1，经过切割、铣面、滚磨、立着状态下粘接固定并画圆、套料加工、取出芯料以及精雕加工，能够获得靶材用锗圆管。
在靶材用锗圆管的加工方法中，套料加工是在画圆后的锗晶滚磨段M4立着的状态下进行，即套料加工采用立式套料加工。如果在画圆后的锗晶滚磨段M4采用水平套料加工，水平套料加工时画圆后的锗晶滚磨段M4将处于悬臂姿态，悬臂姿态下画圆后的锗晶滚磨段M4的自重方向与水平套料加工的方向垂直，画圆后的锗晶滚磨段M4的自重方向不仅会产生向下的挠曲，尤其这种挠曲会随着画圆后的锗晶滚磨段M4的长度的增加而加大，这种挠曲对套料加工的加工精度不利，此外，由于套料加工过程中芯料M6依然保持在套料加工段M5内，先加工完的中心大圆处的芯料M6会因为自重而悬臂挠曲，这会对后套料加工的处于中心大圆下方的小圆处的套料加工施加外力，影响该小圆处的套料加工，另外，多个相邻小圆处的套料加工完成的芯料M6同样会因为自重而悬臂挠曲，这样会对相邻小圆中的处于位置低的小圆处的套料加工施加外力，影响相邻小圆处的处于位置低的小圆处的套料加工。而在靶材用锗圆管的加工方法中，采用立式套料加工能够完全避免采用水平套料加工产生的上述不利影响，立式套料加工中画圆后的锗晶滚磨段M4的自重方向与套料加工的方向处于同一方向，无论是中心大圆处的套料加工形成的芯料M6还是一圈的小圆处套料加工形成的芯料M6，彼此之间不会因为像水平套料加工那样的挠曲施加力而产生相互影响，也就是说，形成的所有的芯料M6在前后依次套料加工成型后互不干涉。此外，形成的所有的芯料M6在前后依次套料加工成型后互不干涉，使得锗这种本身脆的特性的材料加工出现破裂的概率降低。这适用于成品靶材用锗圆管F是薄壁长管的形式。
在靶材用锗圆管的加工方法中，在步骤S5中，各小圆与中心大圆在径向上间隔开且间隔开的尺度大于将要采用的与小圆对应的套筒的壁厚和中心大圆对应的套筒的壁厚之和，这样在步骤S6的套料加工时，先套料加工出的中心大圆处的芯料M6的周围是一圈完整的间隙，而在一圈的小圆处的套料加工形成的缝隙在径向上不与中心大圆处的芯料M6的周围的一圈完整的间隙连通，也就是说，在一圈的小圆处的套料加工是在径向的内外两侧均存在画圆后的锗晶滚磨段M4的物料的情况下进行，这样，就避免了在一圈的小圆处的套料加工形成的锗泥因前述的间隙连通导致在连通的间隙中飞溅对套料加工的影响，尤其是这些飞溅的锗泥相当于异物夹持在相邻的小圆的壁和套筒之间产生的局部应力对脆性的锗材料造成局部应力破损进而可能会引起整个画圆后的锗晶滚磨段M4破损的风险。此外，套料加工形成的不同直径的芯料M6能够二次利用，提高了靶材用锗圆管的加工方法中产生的废料的利用率，降低了成本。另外，与直接采用接近成品靶材用锗圆管F的内径的一个套筒(即在步骤S5中仅画一圆圈)的套料加工相比，在本公开的靶材用锗圆管的加工方法中，采用中心大圆和一圈小圆的设计方式使得步骤S6的套料加工从中心沿径向分两步径向来执行且一圈小圆对应的套料加工也是逐次进行，更适合于锗的脆性的套料加工，使得成品靶材用锗圆管F破损的概率更为可控、进而有利于提高成品率。
针对步骤S1的提供锗晶棒M1，图1示出根据本公开的靶材用锗圆管的加工方法的步骤S1采用的锗晶棒的示意图。在步骤S1中，提供的锗晶棒M1为自制，能够满足长度、直径以及晶体缺陷(例如位错)要求。对于大尺寸大直径的锗晶棒M1，如背景技术的说明，申请人已通过直拉生长法能够生长出直径75mm-300mm、长度不超过1200mm的低位错密度的锗单晶。当然，锗晶棒M1可为锗多晶棒或锗单晶棒，锗多晶棒或锗单晶棒可以依据实际需要来选定。锗晶棒M1的纯度以及缺陷等要求可以依据实际需要来选定。
针对步骤S2的切割，将锗晶棒M1切割成锗晶切段M2可采用线切割，如图2所示。线切割对锗晶棒M1切割形成的损伤层小，而且非常适合于锗这样的脆性材料的精密切割。进一步地，线切割可为金刚石线切割。此外，如图2所示，线切割可为单线切割，单线切割更有利于锗晶棒M1的精密切割，进一步地单线切割为金刚石线单线切割，对应地设备即为金刚石线单线切割机，金刚石线单线切割机例如但不限于XQ4040金刚石线单线切割机。线切割的切割速度可为200-300mm/h，进一步地可为260mm/h。线切割的线速度为0.2-0.4m/min，进一步地可为0.3m/min。线切割在实际加工中通常使切割线C过冷却水。
同样地，基于锗晶棒M1的自重所产生的作用力方向的影响以及锗的脆性的考虑，如图2所示，锗晶棒M1以保持固定立着的姿态被切割线C沿与锗晶棒M1的轴线垂直的方向切割，由此提高了锗晶棒M1的切割的尺寸精密性和切割出的端面的平整性。如图2所示，锗晶棒M1被吸附固定而保持立着的姿态可以通过真空吸附盘S将锗晶棒M1吸附固定而使锗晶棒M1保持立着的姿态。真空吸附盘S连接于抽吸机构(未示出)。采用真空吸附方式避免了采用物理夹持方式对脆性的锗晶棒M1造成损伤的风险。
针对步骤S3的铣面，参照图3，锗晶切段M2在立式加工中心上保持固定立着的姿态被立式加工中心将锗晶切段M2的轴向的两端面进行铣面，铣面相对彼此的平行度小于0.05mm。立式加工中心例如但不限于V850L立式加工中心。如图3所示，立式加工中心采用砂轮W1进行铣面，当然在铣面过程中可以将冷却液喷射到砂轮W1的磨削面上，避免砂轮W1和锗晶切段M2的轴向的端面摩擦过热而受损。步骤S2的真空吸附盘S同样可用于步骤S3的铣面过程中对锗晶切段M2的吸附固定，从而有利于锗晶切段M2的轴向的两端面的铣面。
针对步骤S4的滚磨，参照图4，可采用外圆滚床将处于水平姿态的锗晶铣段M3的外周面进行滚磨加工。外圆滚床可以是数控加工中心形式，诸如FX27P-60CNC。进一步地，外圆滚床设定参数粗磨速度X20mm/min(径向单侧方向)，粗磨速度Z2500mm/min(轴向)；精磨速度X1mm/min，精磨速度Z2500mm/min。如图4所示，水平姿态的锗晶铣段M3的轴向的两端面用一对夹具J夹持，一对夹具J与水平姿态的锗晶铣段M3的轴线对齐且一对夹具所连接的电机主轴(未示出)带动一对夹具和水平姿态的锗晶铣段M3旋转，外圆滚床的砂轮W2向水平姿态的锗晶铣段M3进给并沿轴向移动，从而实现对锗晶铣段M3的外周面的加工。
此外，为了对锗晶铣段M3的外周面与端面之间的周缘提供保护，在步骤S4中，还可对锗晶铣段M3的外周面与端面之间的周缘进行倒角，从而避免意外的外力碰撞尖锐的边缘导致边缘破损进而引起整个产品报废的风险。倒角例如可以但不限于小于0.8mm。
针对步骤S5的粘接固定，可采用石蜡作为粘接料将锗晶滚磨段M4的轴向的一个端面固定在套料加工的工作台上。具体地，参照图5，将石墨板P工装放置独立的加热平台(未示出)，待温度升至可控范围，将石蜡均匀涂抹石墨板P上，再使锗晶滚磨段M4立着与石墨板P结合，待石墨板P冷却后锗晶滚磨段M4通过冷却凝固的石蜡固定在石墨板P上。
针对步骤S5的画圆，中心大圆的直径是小圆的直径能够灵活确定。例如考虑步骤S6的套料加工形成的芯料M6的二次利用以及套筒的尺寸规格等。在一示例中，中心大圆的直径是小圆的直径的1.5-2倍。
针对步骤S6的套料加工，套料加工操作采用的各套筒的外径与对应的中心大圆或小圆的直径相同、各套筒的长度大于画圆后的锗晶滚磨段M4的长度，或者，套料加工操作采用的各套筒的内径与对应的中心大圆或小圆的直径相同、各套筒的长度大于画圆后的锗晶滚磨段M4的长度。各套筒的壁厚可以为1.1-1.5mm。套料加工同样采用数字加工中心来实施，例如V850L立式加工中心。如图5和图7所示，固定工装T1将石墨板P固定，固定工装T1可以采用各种方式来将石墨板P固定，前述连接相应的抽真空机构的真空吸附盘S同样适用于石墨板P的固定。当然也可以采用另外的方式，即石墨板P和固定工装T1为一体，而固定工装T1可拆卸地组装(例如通过螺钉)于套料加工的工作台上。在套料加工时，采用石墨板P并配合各套筒的长度大于画圆后的锗晶滚磨段M4的长度，实现画圆后的锗晶滚磨段M4的整个长度上的完整套料加工。
针对步骤S8的精雕加工，同样可采用数控加工中心来操作，例如JDGR300五轴加工中心。同样地，在步骤S8中，铣面、内径加工和外径加工均使完成套料加工的套料加工段M5固定立着的状态下进行，可同样地考虑将完成套料加工的套料加工段M5的自重所产生的作用力方向的影响以及锗的脆性。进一步地，固定立着的状态可以通过石蜡或火漆粘接来实现，优选采用火漆来进一步加强固定立着的状态的稳定性。具体地，参照图9，固定工装T2和套料加工段M5置于独立的加热平台(未示出)上加热至125℃，将火漆均匀涂抹至固定工装T2的表面上，之后将加热后的套料加工段M5以立着的状态放置在固定工装T2的表面上的火漆上定位，待火漆冷却后，套料加工段M5固定在固定工装T2上，之后将固定工装T2安装(例如通过螺钉)在精雕加工的机床上。
此外，靶材用锗圆管的加工方法还可包括步骤：成品靶材用锗圆管F进行退火。通过退火，满足应力、位错和晶相等品质要求。
实施例1
靶材用锗圆管的加工方法准备加工制备的成品靶材用锗圆管F的尺寸为长116.48mm、外径152.4mm、内径135mm：
靶材用锗圆管的加工方法包括步骤：
S1(对照图1)，提供锗晶棒M1，锗晶棒M1的长度大于成品靶材用锗圆管F的长度，锗晶棒M1的直径大于成品靶材用锗圆管F的外径，锗晶棒M1来自申请人通过直拉生长法生长出的锗单晶，纯度为6N，锗晶棒M1长375mm、直径154mm；
S2(对照图2)，采用单线切割将锗晶棒M1切割成锗晶切段M2，锗晶切段M2的长度大于成品靶材用锗圆管F的长度，采用连接于抽吸机构的真空吸附盘S吸附固定锗晶棒M1，在步骤S2中采用金刚石线单线切割机，金刚石线单线切割机为XQ4040金刚石线单线切割机，单线切割机的加工参数如下：
即在步骤S2中，锗晶切段M2的长度为375mm；
S3(对照图3)，将锗晶切段M2的轴向的两端面进行铣面，以获得长度减小且两端面平行的锗晶铣段M3，锗晶铣段M3的长度大于成品靶材用锗圆管F的长度，在步骤S3中采用V850L立式加工中心，采用连接于抽吸机构的真空吸附盘S吸附固定锗晶切段M2；
铣出的锗晶铣段M3的长度为118.5±0.1mm，两端面的平行度小于0.05mm，V850L立式加工中心的参数如下：
| 主轴转速 | 进给速率 | 进刀量 | 砂轮级别 | 砂轮直径 |
| 4500r/min | 80mm/min | 0.3mm | 400目 | 120cm |
S4(对照图4)，将锗晶铣段M3的外周面进行滚磨加工，以获得直径减小的锗晶滚磨段M4，锗晶滚磨段M4的直径大于成品靶材用锗圆管F的外径；外圆滚床采用FX27P-60CNC，一对夹具J与水平姿态的锗晶铣段M3的轴线对齐且一对夹具所连接的电机主轴(未示出)带动一对夹具和水平姿态的锗晶铣段M3旋转，外圆滚床的砂轮W2向水平姿态的锗晶铣段M3进给并沿轴向移动，从而实现对锗晶铣段M3的外周面的加工；保护性倒角小于0.8mm。FX27P-60CNC的参数如下：
锗晶滚磨段M4的长度与锗晶铣段M3的长度相同；
S5(对照图5至图7)，将与固定工装T1为一体的石墨板P放置在独立的加热平台(未示出)，待温度升至可控范围，将石蜡均匀涂抹石墨板P上，再使锗晶滚磨段M4立着与石墨板P结合，待石墨板P冷却后锗晶滚磨段M4通过冷却凝固的石蜡固定在石墨板P上，由此，在锗晶滚磨段M4立着的状态下，将锗晶滚磨段M4的轴向的一个端面用石蜡作为粘接料固定，在锗晶滚磨段M4的另一个端面上进行画圆操作，在画圆操作中，在端面的中心画中心大圆、围绕中心大圆画一圈的小圆，中心大圆的直径小于成品靶材用锗圆管F的内径但中心大圆的直径大于小圆的直径，一圈的小圆直径相同、周向彼此相切、圆心处于以端面的中心为圆心的同一圆环，各小圆与中心大圆在径向上间隔开且间隔开的尺度大于将要采用的与小圆对应的套筒的壁厚和中心大圆对应的套筒的壁厚之和，各小圆与锗晶滚磨段M4的外周间隔开，各小圆与锗晶滚磨段M4的外周间隔开的最短距离大于成品靶材用锗圆管F的壁厚，套筒的壁厚为1.1mm，小圆共10个，各套筒的内径与对应的中心大圆或小圆的直径相同、各套筒的长度大于画圆后的锗晶滚磨段M4的长度；
S6，将处于立着的状态下的粘接固定的画圆后的锗晶滚磨段M4通过固定工装T1采用螺钉固定于套料加工的工作台上，套料加工采用V850L立式加工中心，沿轴向从上往下进行套料加工操作，在套料加工操作中，先对着中心大圆进行套料加工，之后对着各小圆逐次进行套料加工，以形成套料加工段M5，套料加工段M5加工出的分别与中心大圆和一圈的小圆对应的芯料M6依然保持在套料加工段M5内；
套料加工的刀具(即套筒)打表圆周跳动3个丝，径向跳动1个丝，刀柄(即连接套筒的部分)圆周跳动2个丝，套料加工参数如下：
S7(对照图8)，在套料加工操作完成之后，加热粘接料，以解除对套料加工段M5的端面粘接固定并取出全部的芯料M6；
S8(对照图9)，在取出全部的芯料M6之后，固定工装T2和套料加工段M5置于独立的加热平台(未示出)上加热至125℃，将火漆均匀涂抹至固定工装T2的表面上，之后将加热后的套料加工段M5以立着的状态放置在固定工装T2的表面上的火漆上定位，待火漆冷却后，套料加工段M5固定在固定工装T2上，之后将固定工装T2通过螺钉安装在精雕加工的机床上，采用JDGR300五轴加工中心，对套料加工段M5依次进行铣面、内径加工和外径加工的精雕，以分别达到成品靶材用锗圆管F的长度、内径和厚度。
精雕得到的成品靶材用锗圆管F的长度117.5mm、外径152.4mm、内径135mm，厚度(即厚度为8.7mm)取正公差+0.1mm，端面平行度小于0.05mm，保护性的倒角小于0.8mm×45°，表面粗糙度Ra小于0.8μm，JDGR300五轴加工中心的部分参数如下：
| 主轴转速 | 进给速率 | 退刀量 |
| 10000r/min | 0.2mm/min | 10mm/min |
图10给出了制备获得的成品靶材用锗圆管F的照片。
在制备的成品靶材用锗圆管F中，长度与外径之比为117.5:152.4＝0.77,壁厚为(152.4-135)/2＝8.7mm,长度与壁厚之比117.5:7.5＝15.7，制备的成品靶材用锗圆管F的这些尺寸关系充分呈现薄壁长管的形式。
上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
Claims (10)
1.一种靶材用锗圆管的加工方法，包括步骤：
S1，提供锗晶棒(M1)，锗晶棒(M1)的长度大于成品靶材用锗圆管(F)的长度，锗晶棒(M1)的直径大于成品靶材用锗圆管(F)的外径；
S2，将锗晶棒(M1)切割成锗晶切段(M2)，锗晶切段(M2)的长度大于成品靶材用锗圆管(F)的长度；
S3，将锗晶切段(M2)的轴向的两端面进行铣面，以获得长度减小且两端面平行的锗晶铣段(M3)，锗晶铣段(M3)的长度大于成品靶材用锗圆管(F)的长度；
S4，将锗晶铣段(M3)的外周面进行滚磨加工，以获得直径减小的锗晶滚磨段(M4)，锗晶滚磨段(M4)的直径大于成品靶材用锗圆管(F)的外径；
S5，在锗晶滚磨段(M4)立着的状态下，将锗晶滚磨段(M4)的轴向的一个端面用粘接料固定，粘接料能够加热熔化且冷却凝固，在锗晶滚磨段(M4)的另一个端面上进行画圆操作，在画圆操作中，在端面的中心画中心大圆、围绕中心大圆画一圈的小圆，中心大圆的直径小于成品靶材用锗圆管(F)的内径但中心大圆的直径大于小圆的直径，一圈的小圆直径相同、周向彼此相切、圆心处于以端面的中心为圆心的同一圆环，各小圆与中心大圆在径向上间隔开且间隔开的尺度大于将要采用的与小圆对应的套筒的壁厚和中心大圆对应的套筒的壁厚之和，各小圆与锗晶滚磨段(M4)的外周间隔开，各小圆与锗晶滚磨段(M4)的外周间隔开的最短距离大于成品靶材用锗圆管(F)的壁厚；
S6，将处于立着的状态下的粘接固定的画圆后的锗晶滚磨段(M4)沿轴向从上往下进行套料加工操作，在套料加工操作中，先对着中心大圆进行套料加工，之后对着各小圆逐次进行套料加工，以形成套料加工段(M5)，套料加工段(M5)加工出的分别与中心大圆和一圈的小圆对应的芯料(M6)依然保持在套料加工段(M5)内；
S7，在套料加工操作完成之后，加热粘接料，以解除对套料加工段(M5)的端面粘接固定并取出全部的芯料(M6)；
S8，在取出全部的芯料(M6)之后，对套料加工段(M5)依次进行铣面、内径加工和外径加工的精雕加工，以分别达到成品靶材用锗圆管(F)的长度、内径和厚度。
2.根据权利要求1所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S2中，将锗晶棒(M1)切割成锗晶切段(M2)采用线切割；
锗晶棒(M1)以保持固定立着的姿态被切割线(C)沿与锗晶棒(M1)的轴线垂直的方向切割。
3.根据权利要求1所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S3中，锗晶切段(M2)在立式加工中心上保持固定立着的姿态被立式加工中心将锗晶切段(M2)的轴向的两端面进行铣面，铣面相对彼此的平行度小于0.05mm。
4.根据权利要求1所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S4，采用外圆滚床将处于水平姿态的锗晶铣段(M3)的外周面进行滚磨加工。
5.根据权利要求4所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S4中，还对外周面与端面之间的周缘进行倒角。
6.根据权利要求1所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S5中，采用石蜡将画圆后的锗晶滚磨段(M4)的轴向的所述一端面固定在套料加工的工作台上。
7.根据权利要求1所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S6中，
套料加工操作采用的各套筒的外径与对应的中心大圆或小圆的直径相同、各套筒的长度大于画圆后的锗晶滚磨段(M4)的长度，或者，
套料加工操作采用的各套筒的内径与对应的中心大圆或小圆的直径相同、各套筒的长度大于画圆后的锗晶滚磨段(M4)的长度。
8.根据权利要求7所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S6中，画圆后的锗晶滚磨段(M4)的轴向的所述一端面固定在石墨板(P)上。
9.根据权利要求1所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
在步骤S8中，铣面、内径加工和外径加工均使完成套料加工的套料加工段(M5)固定立着的状态下进行。
10.根据权利要求9所述的靶材用锗圆管的加工方法，其特征在于，
固定立着的状态通过火漆来实现。
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