DE3045760A1

DE3045760A1 - Verfahren zum planschleifen von flachen platten u.dgl.

Info

Publication number: DE3045760A1
Application number: DE19803045760
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Nagareyama Chiba Ono; Shinji Tokyo Sekiya
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1981-08-27
Also published as: IT8167130A0; US4567694A; US4445300A; NL8006598A; IT1143339B; JPS6017664B2; JPS56107869A; DE3045760C2; FR2474919B1; FR2474919A1

Description

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Henkel, Kern, Feuer ftHänzel Patentanwälte

Registered Representaf

before the

European Patent Office

^ Registered Representatives

• 3* before the

Möhlstraße 37 Disco Co., Ltd. D-8000München80

Tokio, Japan Tel.: 089/982085-67

Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

F-55-261

4, Dez, 1980

Verfahren zum Planschleifen von flachen Platten und dgl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahrenzum Planschleifen von flachen Platten und dgl. über ihre Dicke mittels einer speziellen Schleifscheibe.

Gemäß Fig. 1a erfolgte bisher das Schleifen von planen Flächen an einem harten, spröden Werkstück 1-, etwa aus Silizium oder Glas, mittels einer ringförmigen, am unteren Ende eines nach unten offenen, sich drehenden Napfes 10 angebrachten (zylindrischen) Schleifscheibe 2. Dieses Vorgehen ist mit dem Nachteil behaftet, daß die Arbeitsgänge mehrfach wiederholt werden müssen, bis das Werkstück auf die gewünschte Dicke geschliffen worden ist. Mit anderen Worten: die bisherige Schleifscheibe 2 mit unter einem rechten Winkel zueinander liegender Seiten- und Bodenfläche bearbeitet das Werkstück sowohl mit der Seiten- als auch mit der Bodenfläche. Bei diesem SchleifVorgang ist eine große Angriffsfläche im Spiel, an der viel Reibungswärme erzeugt wird, durch welche die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks infolge thermischer Ausdrehnung beeinträchtigt wird. Außerdem können

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sich dabei die Poren (der Schleifscheibe) leicht mit Schleifspänen zusetzen, so daß die Schleifscheibe stumpf wird und Glühmarken (burn marks) sowie Schleifrisse auftreten können. Darüber hinaus wird die Schneidkante der Schleifscheibe 2 im Verlauf des SchleifVorgangs stumpf, so daß sie vom Werkstück abweicht. Aus diesem Grund ist es schwierig, das Werkstück in einem einzigen Durchgang zu bearbeiten, vielmehr muß der SchleifVorgang schrittweise wiederholt werden, um das Werkstück auf eine gewünschte Dicke zu schleifen. Bei einer anderen Art einer bisherigen Schleifscheibeist deren Unterseite gemäß Fig. 1b einwärts abgeschrägt. Diese Schleifscheibe besitzt immer noch eine große Berührungs- oder Angriffsfläche, und sie kann leicht ihre scharfe Kante verlieren, so daß die Schrägfläche nachgearbeitet werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens zum beschleunigten und genauen Planschleifen von harten, spröden, flachen bzw. planen Platten auf eine gewünschte bzw. Solldicke mittels einer dünnen (dünnwandigen) Schleifscheibe, die unter einem bestimmten Winkel gegenüber der zu bearbeitenden Fläche abgewinkelt ist. Der durch Schleifen abzutragende Teil des Werkstücks soll dabei durch die Schleifscheibe so hinterschnitten werden, daß er von selbst in grobe Späne aufbricht. Infolgedessen wird nur die Oberfläche durch die Schleifscheibe geschliffen. Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren ergeben sich beim erfindungsgemäßen Verfahren grobe Späne und ein kleiner Anteil an feinem Schleifstaub. Beim Schleifen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht weniger Reibungswärme, und es ergeben sich weniger Glühmarken und Schleifrisse sowie eine geringere Beeinträchtigung der Maßgenauigkeit infolge thermischer Ausdehung.

Die Lösung dieser. Aufgabe ergibt sich aus den in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmalen und Maßnahmen .

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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b Teilschnittansichten zur Veranschaulichung bisheriger Schleifverfahren,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen SchleifVerfahrens,

Fig. 3 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer geschlitzten Schleifscheibe zur Verwendung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine geschlitzte Schleifscheibe mit Wasser gekühlt wird, und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Schleifscheibe für noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1a und 1b sind eingangs bereits erläutert worden.

Fig. 2 veranschaulicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein hartes, sprödes Werkstück 1 aus z.B. Silizium, Glas o. dgl., das schon unter einem leichten Druck schnell brechen kann. Die dünne, d.h. dünnwandige Schleifscheibe 2 zur Bearbeitung des Werkstücks 1 ist durch elektrolytische bzw. galvanische Fällung von extrem harten Schleifmittelkörnchen, etwa extrem harten kristallinen Stoffen, wie Diamantkorn und Bornitrid mit Würfelgitter (cubic system), in Form eines Zylinders mit sich nach außen erweiterndem

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unteren Ende hergestellt worden. Die Kante des nach außen erweiterten Teils stellt den eigentlichen Schleifteil 3 dar, der eine Dicke von etwa 0,1 - 0,5 nun und eine Breite von etwa 5 mm besitzt. Die Unterseite 4 der Kante ist unter einem Winkel von 10 - 45 zur Schleiffläche 7 geneigt; anders ausgedrückt, beträgt der Winkel zwischen dem Einspannteil 5 und dem Schleifteil 3 100 - 13 5°, so daß die Unterseite 4 keinesfalls mit der Schleiffläche 7 des Werkstücks in Berührung gelangt. Infolgedessen kommt die Schleif- oder Schneidkante 6 über eine Mindestfläche hinweg mit der Schnittfläche 8 des Werkstücks in Berührung. Der lotrechte Einspannteil 5 ist beispielsweise durch Verkleben o. dgl. fest mit einem abgestuften bzw. hinterdrehten Teil 9 im Inneren eines umgekehrt napfförmigen Elements 10 verbunden.

Die Schleifscheibe 2 mit dem beschriebenen Aufbau dient also zur spanabhebenden Bearbeitung, indem sie mit dem napfförmigen Element 10 mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt und relativ zum Werkstück 1 verschoben wird. Die Relativstellung der Schleifscheibe 2 zum Werkstück 1 wird so eingestellt, daß die Schnitttiefe t₁ 0,3 - 0,8 mm, d.h. ein Mehrfaches der Dicke t₂ der Schleifscheibe 2 beträgt. Der Schleifvorgang beginnt mit an der Seite des Werkstücks 1 angesetzter Kante 6, worauf der Vorschub der Schleifscheibe 2 oder des Werkstücks 1 mit vorbestimmter Geschwindigkeit erfolgt. Es ist darauf hinzuweisen, daß beim SchleifVorgang lediglich die Kante 6 der Schleifscheibe2 mit der Schnittfläche 8 in Berührung steht, wobei der hinterschnittene Abschnitt des Werkstücks 1 über dem Schleifteil 3 aufgrund seiner Sprödheit von selbst abbricht. Mit anderen Worten: Der oberhalb der Schnittfläche 8 befindliche Teil des Werkstücks wird nicht eigentlich weggeschliffen, sondern bricht von selbst weg, während die geschliffene bzw. Schleiffläche 7 durch die Schleifscheibe 2 sauber bearbeitet wird. Beim Schleif-Vorgang fallen daher hauptsächlich grobe Späne oder Splitter und nur ein kleiner Anteil an feinem Schleifstaub an.

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Fig. 3 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem das Werkstück 1 in einem einzigen Durchgang auf eine größere Tiefe geschliffen wird. Dabei sind drei Schleifscheiben 2₁ - 2_ mit jeweils geringfügig unterschiedlichem Durchmesser im hinterdrehten Teil 9 im Inneren des napfförmigen Elements 10 befestigt. Der Einspannteil 5 der Schleifscheibe 2* mit dem größten Durchmesser ist dabei unmittelbar am hinterdrehten Teil 9 befestigt. Die Schleifscheibe 2~ mit dem mittleren Durchmesser ist unter Zwischenfügung eines Abstandstücks 11 an der Innenfläche des Einspannteils 5 angebracht. Schließlich ist die Schleifscheibe 2_ mit dem kleinsten Durchmesser auf dieselbe Weise unter Zwischenfügung eines Abstandstücks 11 befestigt. Der Schleifteil 3 besteht somit aus drei Lagen oder Schichten mit beabstandeten Schleif- oder Schneidkanten 6. -63 unterschiedlicher Durchmesser.

Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann das Schleifen des Werkstücks 1 mit größerer Schnittiefe in einem einzigen Durchgang erfolgen, weil die von den Schneidkanten 6. - 6₃ der betreffenden Schleifscheiben 2.. - 2., hinterschnittenen Bereiche auf beschriebene Weise von selbst abbrechen.

Die in Fig. 4 dargestellte Schleifscheibe 2 ist mit Einschnitten bzw. Schlitzen 13 versehen, durch welche eingespritztes Kühlwasser 12 (Fig. 5) und Schleifspäne hindurchtreten können. Die Schlitze 13 verlaufen von der Schneidkante 6 bis zum Mittelbereich des Schleifteils 3. Bei Verwendung der geschlitzten Schleifscheibe wird ein Zusetzen ihrer Poren mit Schleifspänen verhindert, so daß ihre Schneidfähigkeit erhalten bleibt. Außerdem erreicht das vom Inneren der Schleifscheibe 2 her eingespritzte Kühlwasser 12 die Schnittfläche 8 über die Schlitze 13, so daß Späne weggespült und Werkstück 1 sowie Schleifscheibe 2 gekühlt werden. Je schmäler die

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Schlitze 13 sind und je größer ihre Zahl ist, um so wirksamer ist die Anordnung; Tiefe, Breite und Zahl der Schlitze sollten jedoch entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck so gewählt werden, daß die erforderliche Festigkeit erhalten bleibt.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Schleifscheibe wird ein Zu^-" setzen der Poren durch Späne (loading) bei Gewährleistung hoher Festigkeit verhindert. Der Schleifteil 3 der Schleifscheibe 2 besitzt dabei, von der Seite her gesehen, eine wellige Konfiguration. Je feiner die Wellungen geformt sind und je größer ihre Zahl ist, um so vorteilhafter ist die Anordnung. Die Wellungen können entweder eine scharfkantige Dreiecksform oder eine Sinuskurvenform besitzen. Zum selben Zweck können auch durch Funkenerosion kleine Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,1 - 0,2 mm im Schleifteil 3 ausgebildet werden.

Zusammenfassung: Das Planschleifen flacher Platten erfolgt mittels einer sehr dünnen, schräg nach außen konisch geformten Schleifscheibe, die am offenen Ende eines sich drehenden Napfelements angebracht ist. Die Umfangs-Schneidkante der sich mit hoher Drehzahl drehenden Schleifscheibe wird am Werkstück angesetzt. Beim Vorschub der Schleifscheibe wird das Werkstück durch diese über seine Dicke bzw. Tiefe auf eine vorbestimmte Dicke zerspant, wobei der hinterschnittene · Teil des Werkstücks von selbst abbricht. Eine große Schnittiefe kann dann realisiert werden, wenn mehrere Schleifscheiben mit zweckmäßigen gegenseitigen Abständen übereinander angeordnet werden."

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Claims

Patentansprüche

M .) Verfahren zum Planschleifen von flachen Platten und dgl.

mittels einer mit hoher Drehzahl umlaufenden, am offenen Ende eines umgekehrt napfförmigen Elements befestigten Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskante einer dünnen, konischen Schleifscheibe so an einem Werkstück angesetzt wird, daß sie letzteres über seine Tiefe zerspant und der hxnterschnittene Teil des Werkstücks von selbst abbricht, wobei die Schleifscheibe eine möglichst kleine Dicke besitzt und vom offenen Ende des Napfelements schräg (abwärts) nach außen ragt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifscheibe eine solche aus mehreren dünnen Schleifscheibeneinheiten, die mit zweckmäßigen gegenseitigen Abständen übereinander angeordnet sind, verwendet wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schleifscheibe mit Einschnitten bzw. Schlitzen zur Ermöglichung eines Kühlwasserdurchtritts versehen wird.

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