CN201329523Y - 硅棒锥度或外圆数控磨床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅棒锥度或外圆数控磨床，包括机架和数控箱，还包括由数控箱控制作往复运动的工作台，在机架上设置有用于放置工件的放置架和由数控箱控制带动放置架上的工件做同心圆旋转的传动装置，在工作台上设置有至少一个由数控箱控制与工件待磨削端配合的砂轮。本实用新型为全自动磨削，增加了可控性和标准化，不仅可适用于硅棒圆柱体或圆锥体的磨制，而且还可适用于其它材质的棒体锥度或外圆磨制，且误差小，精度极高，磨制后的表面粗糙度远远高于手工磨制。

Description

硅棒锥度或外圆数控磨床

技术领域

本实用新型涉及一种数控磨床，尤其涉及一种主要用于磨制硅棒端部的圆柱体或圆锥体的数控磨床，也可适用于磨制其它材质的棒体。

背景技术

在目前国内的多晶硅或单晶硅行业生产厂家中，均需将拉制出来的多/单晶硅芯棒端部磨制成同心度极高的圆柱体或圆锥体，以满足多/单晶硅芯棒转炉后生长通过大电流时接触良好的苛刻工艺条件。但目前国内的多/单晶硅行业生产厂家中，全部采用在一般砂轮机上或磨圆机上手工磨制硅棒的端部圆柱体及圆锥体，手工磨制不仅加工时间长，导致工作效率低，并且致使被磨制的硅棒表面凹凸不平，磨出的圆柱体直径公差一般均在±0.2-0.4mm(磨制长度100mm)，甚至磨成椭圆、或出现圆柱体呈锥体状及锥体锥度比(1∶33/长度70mm)严重超差，不能标准化且误差较大，最大锥度误差可达20-30％，导致在通过大电流的生产工艺条件下由于工作面接触不良极易出现局部烧蚀或烧断并撞击其它硅棒，造成成批倒棒的连锁反应工艺事故，即造成很大的经济损失又造成生产工期的延误，使企业的生产成本大幅上升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有硅棒及其它材质的棒体在端部磨制圆柱体或圆锥体存在的上述问题，提供一种硅棒锥度或外圆数控磨床。本实用新型为全自动磨削，增加了可控性和标准化，不仅可适用于硅棒圆柱体或圆锥体的磨制，而且还可适用于其它材质的棒体锥度或外圆磨制，且误差小，精度极高，磨制后的表面粗糙度远远高于手工磨制。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种硅棒锥度或外圆数控磨床，包括机架和数控箱，其特征在于：还包括由数控箱控制作往复运动的工作台，所述机架上设置有用于放置工件的放置架和由数控箱控制带动放置架上的工件做同心圆旋转的传动装置，工作台上设置有至少一个由数控箱控制与工件待磨削端配合的砂轮。

所述传动装置包括由数控箱控制设置在传动箱内的传动电机、由传动电机带动设置在轴承座上的同步旋转轴、与同步旋转轴配合用于固定穿过同步旋转轴的待磨削工件的紧固环，所述传动电机经传动带带动同步旋转轴和待磨削工件做同心圆旋转。

所述紧固环为两个，分别与同步旋转轴两端配合固定工件。

所述工作台包括底座、在底座上往复运动的移动座和由数控箱控制带动移动座往复运动的数控电机。

所述底座上设置有滑轨，移动座滑动设置在滑轨上，数控电机由丝杆机构带动移动座在滑轨上移动。

所述丝杆机构包括与数控电机输出轴连接的联轴器和一端与联轴器连接另一端与滚珠丝杆轴承座连接的滚珠丝杆，滚珠丝杆上的滚珠丝杆螺母与移动座连接。

所述移动座上设置有由数控箱控制带动砂轮转动的砂轮电机，砂轮电机经传动带带动设置在砂轮轴承座上的砂轮转动。

所述砂轮为相互平行安装的两个，呈空心圆柱体或圆锥体状，二个砂轮外圆表面相互间距小于工件直径，砂轮电机经砂轮倒向轴带动两个砂轮相向运动。

所述放置架为三个，在机架上等间距设置。

所述工作台上还设置有与冷却水通道连通的喷嘴，喷嘴的喷口指向工件的待磨削端。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型采用全自动磨削，变全手工操作磨削为全自动磨削，使硅棒等工件端部的圆柱体或圆锥体外圆加工由人工的任意性操作变为智能化程序化操作，极大的增加了可控性和标准化，且加工时间大为缩减。

二、本实用新型中的砂轮呈空心圆柱体或圆锥体状，也可根据实际需要改变砂轮的形状，通过改变砂轮的外观形状及规格，可根据生产工艺要求将2.5-2.8米长的硅棒等工件端部磨制出任意的外形和规格尺寸，这是手工操作远远无法实现的。

三、本实用新型与手工磨制圆柱体精度相比，手工磨削时，磨出的圆柱体直径公差一般均在±0.2-0.4mm以上(磨制长度100mm)，甚至出现椭圆，而本实用新型磨削后的圆柱体直径公差均在±0.01-0.02mm，精度是手工磨制的20-40倍，圆柱度更是前者的40倍以上。

四、本实用新型与手工磨制圆锥体精度相比，人工磨制圆锥体时，锥度比1∶33，长度70mm，锥度比完全由操作人员目测完成，完全无法保证1∶33/长70mm的锥度比，最大锥度误差可达20-30％，而采用本实用新型磨制同样规格的硅棒等工件时，锥度比误差仅为±0.5--0.7％，是手工操作磨制精度的40倍以上。

五、本实用新型与手工磨制后的粗糙度相比，手工磨制时，硅棒等工件的表面粗糙度已远远超出现有国家标准最大粗糙度值Ra 25um以上，已无法用Ra值标准判断，而采用本实用新型磨制的硅棒表面粗糙度则可达到Ra1.6um-0.8um，表面粗糙度是手工磨制的100倍以上。

六、本实用新型与手工磨制的成本影响相比，由于手工磨制硅棒表面的凹凸不平，在极大的电流通过时(生产工艺所要求)与上夹套严重接触不良(不是面接触，而是线接触或点接触)，极易造成硅棒表面烧蚀甚至烧断、在炉内倒棒并将炉内其余硅棒撞断，造成工艺事故。从而造成严重的经济损失，使企业的生产成本及生产周期大大的上升和拖后，影响整个生产计划的安排。而本实用新型磨制出来的硅棒端部圆柱体或圆锥体，由于精度极高、锥度比准确、与上夹套的接触面可达95％以上，完全可以从根本上解决炉内倒棒工艺事故的发生，从而可使企业大大降低生产成本和缩短生产周期，可完全按照计划进行生产安排。

七、本实用新型中采用砂轮为相互平行安装的两个，砂轮电机经砂轮倒向轴带动两个砂轮相向运动，不仅提高了工作效率，并且磨制效果极佳。

八、本实用新型紧固环为两个，分别与同步旋转轴两端配合固定工件，并且放置架为等间距设置的三个，提高了硅棒等工作在同心圆旋转过程中的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型主视结构示意图

图2为本实用新型俯视结构示意图

图3为本实用新型工作台结构示意图

图4为本实用新型传动装置结构示意图

图5为本实用新型砂轮电机带动砂轮的结构示意图

图中标记为：1、机架，2、数控箱，3、工作台，4、放置架，5、砂轮，6、传动箱，7、传动电机，8、轴承座，9、同步旋转轴，10、紧固环，11、底座，12、移动座，13、数控电机，14、滑轨，15、联轴器，16、滚珠丝杆轴承座，17、滚珠丝杆，18、滚珠丝杆螺母，19、砂轮电机，20、砂轮轴承座，21、喷嘴，22、砂轮倒向轴，23、润滑油泵，24、硅棒。

具体实施方式

一种硅棒锥度或外圆数控磨床，包括机架1和数控箱2，还包括由数控箱2控制作往复运动的工作台3，在机架1上设置有用于放置工件的放置架4和由数控箱2控制带动放置架4上的工件做同心圆旋转的传动装置，其中，放置架4为三个，在机架1上等间距设置。在工作台3上设置有至少一个由数控箱2控制与工件待磨削端配合的砂轮5。

本实用新型中，传动装置包括由数控箱2控制设置在传动箱6内的传动电机7、由传动电机7带动设置在轴承座8上的同步旋转轴9、与同步旋转轴9配合用于固定穿过同步旋转轴9的待磨削工件的紧固环10，传动电机7经传动带带动同步旋转轴9和待磨削工件做同心圆旋转。其中，紧固环10为两个，分别与同步旋转轴9两端配合固定工件。

工作台3包括底座11、在底座11上往复运动的移动座12和由数控箱2控制带动移动座12往复运动的数控电机13。在底座11上设置有滑轨14，移动座12滑动设置在滑轨14上，数控电机13由丝杆机构带动移动座12在滑轨14上移动。基中，丝杆机构包括与数控电机13输出轴连接的联轴器15和一端与联轴器15连接另一端与滚珠丝杆轴承座16连接的滚珠丝杆17，滚珠丝杆17上的滚珠丝杆螺母18与移动座12连接。在移动座12上设置有由数控箱2控制带动砂轮5转动的砂轮电机19，砂轮电机19经传动带带动设置在砂轮轴承座20上的砂轮5转动。工作台3上还设置有与冷却水通道连通的喷嘴21，喷嘴21的喷口指向工件的待磨削端。

另外，本实用新型的最佳实施例为：砂轮5为相互平行安装的两个，砂轮5呈空心圆柱体或圆锥体状，二个砂轮外圆表面相互间距小于工件直径，砂轮电机19经砂轮倒向轴22带动两个砂轮相向运动。

以下以磨制硅棒为例，对本实用新型作展开说明：

本实用新型由床身、工作台、硅棒旋转机架、数控箱、数控箱支架、硅棒传动箱、弹簧夹头紧固环、油泵、电控箱、及工作照明灯、工作警示灯等主要附件组成。

床身上部为工作台及工作警示灯和工作照明灯，床身后部为润滑油泵23，床身内部为电控箱，底部为水平调节脚。数控箱2安装在数控箱支架上，可180度旋转，数控箱支架由螺栓定位在床身上。数控箱2后部的全部信号线通过数控箱支架内部进入电控箱内部，对数控电机13、砂轮电机19和传动电机7进行控制分配。

其中，硅棒24一端穿过弹簧夹头紧固环10、同步旋转轴9，通过两个弹簧夹头紧固环固定，传动电机7动力由皮带传动至同步旋转轴9，同步旋转轴9带动两个弹簧夹头紧固环与待加工硅棒24做自身同心圆旋转。

两个砂轮为空心圆柱体或圆锥体水平横向、轴线相互平行安装。将硅棒24定位在二只砂轮轴线中间部位，二只砂轮外圆表面相互间距小于硅棒直径。加工时二只砂轮外圆表面同时对硅棒24外圆表面进行磨削。

数控箱2通过按图纸要求编制完成的程序，控制数控电机13的旋转。数控电机13与滚珠丝杆17连接，滚珠丝杆螺母18带动移动座12做快进、慢进、快退等不同速度的运动，移动座12上的砂轮电机19又通过皮带带动双砂轮同时做高速旋转，对硅棒24外圆表面进行磨削。

本实用新型的工作原理及过程如下：

将准备磨制的硅棒24从右至左穿过二个弹簧夹头紧固环10和同步旋转轴9，待磨削端留出需要磨削的长度部分，用手拧紧快装弹簧夹头紧固环10，将硅棒24与同步旋转轴9固定在一起，以硅棒24不松动为标准，将延长部分放入三个硅棒放置架4内。再将数控系统的运行程序在数控箱2上按图纸要求完成程序的编制。再在数控箱2上启动砂轮电机19，使砂轮5旋转。再在数控箱2上启动传动电机7，由传动电机7带动同步旋转轴9，从而带动硅棒24绕自身作同心圆旋转运动。然后打开冷却水开关，使水直接喷至硅棒24被磨削部位表面进行冷却。按下数控箱2上的“启动”按钮后，床身内工作台3上部的砂轮5由数控电机13控制按所编制程序对硅棒24的外圆表面进行快进、慢进磨削。完成后，砂轮5随工作台3自动快速退回到准备位置。最后取出磨削好的硅棒24，插入下一根。重复上述动作，即可循环加工。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，无需经过创造性劳动就能够联想到的技术特征，还可以做出若干变型和改进，这些变化显然都应视为等同特征，仍属于本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种硅棒锥度或外圆数控磨床，包括机架(1)和数控箱(2)，其特征在于：还包括由数控箱(2)控制作往复运动的工作台(3)，所述机架(1)上设置有用于放置工件的放置架(4)和由数控箱(2)控制带动放置架(4)上的工件做同心圆旋转的传动装置，工作台(3)上设置有至少一个由数控箱(2)控制与工件待磨削端配合的砂轮(5)。

2、根据权利要求1所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述传动装置包括由数控箱(2)控制设置在传动箱(6)内的传动电机(7)、由传动电机(7)带动设置在轴承座(8)上的同步旋转轴(9)、与同步旋转轴(9)配合用于固定穿过同步旋转轴(9)的待磨削工件的紧固环(10)，所述传动电机(7)经传动带带动同步旋转轴(9)和待磨削工件做同心圆旋转。

3、根据权利要求2所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述紧固环(10)为两个，分别与同步旋转轴(9)两端配合固定工件。

4、根据权利要求1所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述工作台(3)包括底座(11)、在底座(11)上往复运动的移动座(12)和由数控箱(2)控制带动移动座(2)往复运动的数控电机(13)。

5、根据权利要求4所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述底座(11)上设置有滑轨(14)，移动座(12)的滑动设置在滑轨(14)上，数控电机(13)由丝杆机构带动移动座(12)在滑轨(14)上移动。

6、根据权利要求5所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述丝杆机构包括与数控电机(13)输出轴连接的联轴器(15)和一端与联轴器(15)连接另一端与滚珠丝杆轴承座(16)连接的滚珠丝杆(17)，滚珠丝杆(17)上的滚珠丝杆螺母(18)与移动座(12)连接。

7、根据权利要求4所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述移动座(12)上设置有由数控箱(2)控制带动砂轮(5)转动的砂轮电机(19)，砂轮电机(19)经传动带带动设置在砂轮轴承座(20)上的砂轮(5)转动。

8、根据权利要求1-7中任一项所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述砂轮(5)为相互平行安装的两个，呈空心圆柱体或圆锥体状，二个砂轮外圆表面相互间距小于工件直径，砂轮电机(19)经砂轮倒向轴(22)带动两个砂轮相向运动。

9、根据权利要求1-7中任一项所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述放置架(4)为三个，在机架(1)上等间距设置。

10、根据权利要求1-7中任一项所述的硅棒锥度或外圆数控磨床，其特征在于：所述工作台(3)上还设置有与冷却水通道连通的喷嘴(21)，喷嘴(21)的喷口指向工件的待磨削端。

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