DE3248421A1 - Method and device for the low-loss turning of crucibles - Google Patents
Method and device for the low-loss turning of cruciblesInfo
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Abstract
Description
WACKER-CHEMITRONIC -- * ·Münchenv«<äen 14.12.1982WACKER-CHEMITRONIC - * · Münchenv «<äen December 14, 1982
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Elektronik-Grundstoffe mbHElektronik-Grundstoffe mbH
Wa-Ch 8204Wa-Ch 8204
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und_eine Vorrichtung \ zum verlustarmen Drehen von Tiegeln aus Blöcken von durch "Drehen bearbeitbarem Material, insbesondere Graphit.The invention relates to a method und_eine device \ for low-loss rotating crucibles made from blocks of machinable by "turning material, in particular graphite.
In der Siliciumtechnologie haben sich vor allem bei der Herstellung von Halbleiter- und Solarmaterial als Behälter für Siliciumschmelzen Graphittiegel als besonders geeignet erwiesen. Solche Graphittiegel werden oft in beträchtlichen Größen, etwa bis zu 60 cm Durchmesser und 60 cm Höhe, benötigt und werden nach dem heute üblichen Verfahren durch Drehen aus massiven Graphitblöcken entsprechender Größe hergestellt. Dabei wird - unter Umständen mit bis zu 80 % Materialverlust - durch Zerspanen der gesamte Kern des Blockes so lange abgetragen, bis die gewünschte Hohlform erreicht ist. Eine derartige Verschwendung wertvollen Ausgangsmaterials ist aber im Hinblick auf zunehmende RohstoffVerknappung und steigende Rohstoffpreise nicht mehr tragbar.In silicon technology, graphite crucibles have proven to be particularly suitable as containers for silicon melts, especially in the manufacture of semiconductor and solar materials. Such graphite crucibles are often required in considerable sizes, for example up to 60 cm in diameter and 60 cm in height, and are produced by turning from solid graphite blocks of the appropriate size according to the method commonly used today. The entire core of the block is removed by machining - possibly with up to 80 % material loss - until the desired hollow shape is achieved. Such a waste of valuable raw material is no longer acceptable in view of the increasing scarcity of raw materials and rising raw material prices.
Die Aufgabe der Erfindung bestand also darin, ein Verfahren anzugeben, nach dem sich die Materialverluste beim Drehen von Tiegeln aus Blöcken, insbesondere aus Graphit, aber auch aus anderem, durch Drehen bearbeitbarem Material, deutlich vermindern lassen.The object of the invention was therefore to provide a method according to which the material losses during turning crucibles made of blocks, in particular made of graphite, but also made of other material that can be machined by turning let decrease.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in den ausgewählten Block bis zur gewünschten Tiegeltiefe ein Ringspalt eingearbeitet wird, dessen Außendurchmesser entsprechend dem gewünschten Innendurchmesser des Tiegels gewählt wird, daß das abqetragene Material aus dem Ringspalt ausgetragen wird, daß eine Vorrichtung zum Auffangen des vom Ringspalt umgebenen, zylinderförmigen This object is achieved by a method which is characterized in that in the selected block to An annular gap is worked into the desired crucible depth, the outside diameter of which corresponds to the desired inside diameter of the crucible is chosen that the removed material is discharged from the annular gap, that a device to catch the cylindrical shape surrounded by the annular gap
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Blockkerns vorgesehen wird, daß der Blockkern im Bereich der gewünschten Tiegeltiefe vom Rest des Blockes abgetrennt wird.und daß der cibgetrennte, durch die Auffangvorrichtung gehaltene zylinderförmige Blockkern entnommen wird.Block core is provided that the block core in the area the desired crucible depth separated from the rest of the block wird.and that the cibgetrennte, by the collecting device held cylindrical block core is removed.
Grundsätzlich eigret sich dieses Verfahren für alle kurzspanenden Werkstoffe, die durch Drehen zu bearbeiten sind, also beispielsweise Buntmetalle und ihre Legierungen, Leichtmetalle und ihre Legierungen, kurzspanende Stähle, aber auch Holz, Kunststoffe, wie Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polytetrafluorethylen ("Teflon") oder Stoffe wie Graphit oder Bornitrid. Da für eine Reihe dieser Materialien zur Tiegelherstellung andere, weniger aufwendige Methoden zur Verfügung stehen, wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch hauptsächlich bei solchen Werkstoffen zur Anwendung kommen, bei denen sich Tiegel besonders günstig durch Drehen herstellen lassen, also beispielsweise Polytetrafluorethylen oder insbesondere Graphit. Der Einfachheit halber soll daher im weiteren die Anmeldung nur noch auf die erfindungsgemäße Herstellung von Graphittiegeln bezogen werden, ohne daß dadurch die grundsätzlich ebenfalls mögliche Herstellung von Tiegeln aus den anderen geeigneten Materialien ausgeschlossen werden soll.Basically, this method is suitable for all short-chipping materials that are to be machined by turning, For example, non-ferrous metals and their alloys, light metals and their alloys, short-chipping steels, but also wood, plastics such as polyvinyl chloride, polyethylene, polytetrafluoroethylene ("Teflon") or substances such as graphite or boron nitride. As for a number of these crucible manufacturing materials Other, less complex methods are available, the method according to the invention, however mainly used for materials in which crucibles can be produced particularly inexpensively by turning let, for example polytetrafluoroethylene or especially graphite. Therefore, for the sake of simplicity in the further the application only to the invention Manufacture of graphite crucibles are obtained without thereby making the production, which is also possible in principle crucibles should be excluded from the other suitable materials.
Zur erfindungsgemäßen Tiegelherstellung wird ein Graphitblock geeigneter Größe zunächst in der üblichen Weise in eine Drehbank eingespannt und in Drehung versetzt. Mit Hilfe eines nach Härte und Formgebung für die Graphitbearbeitung geeigneten Einstechstahles wird nun bis zur gewünschten Tiegeltiefe ein Ringspalt in den Block eingearbeitet. Zweckmäßig wird insbesondere bei größeren Tiegeltiefen das dabei anfallende, abgetragene Material, um Brüche oder Ausbrüche z. B. der Tiegelwandung, des Bodens oder des Einstechstahls zu verhindern, beispielsweise manuell oder über einen schneckenförmigen Austrag, aus dem Ringspalt entfernt; besonders bewährt hat es sich jedoch, den anfallenden Abtrag abzusaugen, da sich auf diese Weise auch die Staubbelastung gering halten läßt.For the manufacture of the crucible according to the invention, a graphite block of a suitable size is first prepared in the usual manner in a lathe clamped and set in rotation. With the help of a hardness and shape for graphite machining With a suitable grooving tool, an annular gap is now worked into the block up to the desired crucible depth. Particularly in the case of larger crucible depths, the material that is removed is useful, around fractures or outbreaks z. B. to prevent the crucible wall, the bottom or the piercing tool, for example manually or via a helical discharge, removed from the annular gap; however, it has proven to be particularly useful to suck off the resulting material, because in this way the dust pollution can be kept low.
Der Ringspalt wird günstig so bemessen, daß sein Außendurchmesser annähernd gleich dem gewünschten Innendurchmesser des herzustellenden Tiegels ist. Seine Breite soll gestatten, einen für das nachfolgende Abtrennen des Blockkerns vom Tiegelboden geeigneten Abstechstahl einzuführen sowie ggf. auch eine Vorrichtung zum Auffangen des abgetrennten Blockkerns. Natürlich wird man eine möglichst geringe Breite des Ringspaltes anstreben, um den Materialverlust so gering wie möglich zu halten.The annular gap is advantageously dimensioned so that its outside diameter is approximately equal to the desired inside diameter of the crucible to be produced. Its width should allow one for the subsequent separation of the block core Introduce a suitable parting tool from the bottom of the crucible and, if necessary, a device to catch the cut off Block core. Of course, you will strive for the smallest possible width of the annular gap in order to avoid the loss of material to be kept as low as possible.
Vor dem Trennen der zum Rest des Blockes verbliebenen Verbindung des zylinderförmigen, vom Ringspalt umgebenen Blockkerns im Bereich der gewünschten Tiegeltiefe wird, entweder gleichzeitig mit dem Niederbringen des Ringspaltes oder im Anschluß daran, der Blockkern mit einer Auffangvorrichtung versehen. Diese soll im Endstadium des Abtrennvorganges den Blockkern stützen sowie das Herabfallen des abgetrennten Blockkerns und eine Beschädigung des Restes des Blockes, der im wesentlichen bereits dem gewünschten Tiegel entspricht, oder des Blockkerns selbst verhindern. Beispielsweise kann der Blockkern bei ausreichender Oberflachenqualxtat durch eine Vakuumaufnehmervorrichtung gehalten werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in eine zentrale Bohrung ausreichender Tiefe im Blockkern eine Haltestange einzuführen, die den Blockkern nach seiner Abtrennung halten kann. Schließlich ist es auch möglich, den abgetrennten Blockkern vom Ringspalt aus aufzufangen. Vorteilhaft wird zu diesem ,Zweck ein zylindrisches Halterohr, dessen Innendurchmesser nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des Blockkern gewählt ist, über den rotierenden Blockkern geschoben. Daneben läßt sich der Blockkern auch durch mehrere, in den Ringspalt eingeführte Haltestangen auffangen.Before separating the remaining connection to the rest of the block of the cylindrical block core surrounded by the annular gap in the area of the desired crucible depth, either at the same time as the annular gap is brought down or in Following this, the block core is provided with a collecting device. This should be in the final stage of the separation process Block core support as well as the falling of the separated block core and damage to the rest of the block, which is in the essentially already corresponds to the desired crucible, or prevent the block core itself. For example, the Block core with sufficient surface quality through a Vacuum pick-up device are held. Another option is to use a central hole more sufficiently Depth to introduce a support rod in the block core, which the Block core can hold after its separation. Finally, it is also possible to remove the block core from the annular gap to catch. For this purpose, it is advantageous to use a cylindrical holding tube whose inner diameter is only slightly larger than the outer diameter of the block core is selected, pushed over the rotating block core. In addition, the block core can also be inserted through several Catch the handrails.
Zum Abtrennen des Blockkerns vom Rest des Blockes wird ein sogenannter Abstechstahl bis zur gewünschten Tiegeltiefe in den Ringspalt eingeführt. Dieser Abstechstahl'besteht zweckmäßigTo separate the block core from the rest of the block, a so-called Parting tool inserted into the annular gap to the desired crucible depth. This parting tool is expedient
ORiGiNAL INSPECTEOORiGiNAL INSPECTEO
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aus einem drehbaren Haltestab, an dessen unterem Ende rechtwinklig ein paßgerecht zum Ringspalt gekrümmter, flacher Schwenkarm angebracht ist. Das Ende dieses Schwenkarmes ist als speziell geformter Schneidestahl ausgebildet, der sich . \ vom Ringspalt aus in den zylinderförmigen Blockkern einarbeitet, wenn durch Drehung des Haltestabes der Schwenkarm in Richtung auf die Drehachse des Blockes bewegt wird. Die Länge des Schwenkarmes wird günstig so gewählt, daß die Schneidkante des Schneidestahls bei der Schwenkung die Drehachse des Blockes durchläuft. Beim Abtrennvorgang wird durch Drehen des Haltestabes, beispielsweise von Hand; stufenweise über eine mechanische Verstelleinrichtung oder vorteilhaft kontinuierlich über einen elektrisch bstriebenen Verstellmotor, der Schwenkarm mit dem Schneidestahl Lm Bereich der gewünschten Tiegelt'iefe allmählich von der Äu3enseite des zylindrischen Blockkerns nach innen geschwenkt. Dadurch wird nach urid nach das den zylindrischen Blockkern mit dem Rest des Blockes verbindende Material abgetragen, bis schließlich der Blockkern, völlig abgetrennt, nur noch von der jeweils gewählten Auffangvorrichtung gehalten tfird. Er kann dann problemlos entnommen und einer Weiterve rwendung zugeführt werden. Vorteilhaft lassen sich die je veils entnommenen Blockkerne als Ausgangsmaterial für die weitere Herstellung von Tiegeln einsetzen. Damit kann aus einsm Block, aus dem bisher nur ein einziger Tiegel herstellbar war, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Reihe von Tiegeln abgestufter Größe erhalten werden„from a rotatable holding rod, at the lower end at right angles a flat swivel arm that is curved to fit the annular gap is attached. The end of this swivel arm is designed as a specially shaped cutting steel, which. \ incorporated into the cylindrical block core from the annular gap, when the swivel arm is moved in the direction of the axis of rotation of the block by rotating the holding rod. The length of the Swivel arm is favorably chosen so that the cutting edge of the Cutting steel passes through the axis of rotation of the block when pivoting. During the cutting process, by turning the holding rod, for example by hand; gradually via a mechanical Adjusting device or advantageously continuously over an electrically operated adjusting motor, the swivel arm with the cutting steel gradually in the area of the desired crucible depth from the outside of the cylindrical block core swiveled inside. As a result, after urid after that, the cylindrical The material connecting the block core with the rest of the block is removed, until finally the block core is completely removed separated, only held by the selected catching device. It can then be removed without any problems and fed to a further use. The block cores that have been removed can advantageously be used as the starting material for the further manufacture of crucibles. This means that one block can be made from one block from which previously only one Crucible was producible with the aid of the method according to the invention a series of crucibles of graduated sizes can be obtained "
Der nach dem Entnehmen des Blockkerns verbleibende Rest des Blockes entspricht in der Regel mit seinen Innen- und Außenmaßen wie z.B. Wand- oder Bodenstärke bereits dem gewünschten Tiegel. Gegebenenfalls kann durch eine Nachbehandlung die Wand- oder Bodonform noch verändert, beispielsweise gerundet oder geglättet werden. Danach steht der Tiegel für eine Weiterbehandlxing, beispielsweise Beschichtung, oder für den beabsichtiςrten Einsatz zur Verfügung.The remainder of the block after removing the block core usually corresponds with its internal and external dimensions such as the wall or floor thickness of the desired crucible. If necessary, a follow-up treatment can be used the shape of the wall or body can still be changed, for example rounded or smoothed. After that the crucible stands for further treatment, for example coating, or available for the intended use.
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Grundsätzlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren durch aufeinanderfolgenden oder gleichzeitigen Einsatz verschiedener Werkzeuge, wie Einstech- und Abstechstahl, Absaug- und Auffangvorrichtung, durchführen. Günstiger ist es jedoch, diese verschiedenen Funktionen zu einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammenzufassen. In principle, the method according to the invention can be implemented through successive or simultaneous use of various Carry out tools such as grooving and parting tools, suction and collecting devices. It is cheaper however, to combine these various functions into a device for carrying out the method according to the invention.
Eine solche Vorrichtung, die die verschiedenen, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.nötigen Funktionen in sich vereinigt, ist schematisch in den Figuren 1 und 2 dargestellt.Such a device, which the various, to carry out of the method according to the invention united in itself is shown schematically in FIGS. 1 and 2.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt,Figure 1 shows a cross section,
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf die Stirnseite einer solchen Vorrichtung.Figure 2 shows a plan view of the end face of such Contraption.
Gemäß Figur 1 wird zweckmäßig ein doppelwandiger Hohlzylinder 1 vorgesehen, der aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Röhren 2 und 3, beispielsweise aus Edelstahl, besteht. An seinem hinteren Ende ist dar Hohlzylinder durch den Deckel 4 abgeschlossen und kann, beispielsweise über den Morsekegel 5, im Reitstock einer Drehbank eingespannt werden. Die Stirnseite des Hohlzylindetrs ist seine eigentliche Arbeitsfläche. Aus ihr ragt der Einstechstahl 6 sowie der, der Übersichtlichkeit halber-nach innen geschwenkt dargestellt, rechtwinklig zur Haltestange 7 angebrachte Schwenkarm 8 des Abstechstahls 9 heraus. Am oberen Ende dar Haltestange sitzt, hier nur schematisch angedeutet, der Schwenkantrieb 10. Die in Figur 2 dargestellte Aufsicht zeigt die Stirnseite des durch die beiden konzentrischen Röhren 2 und 3 gebildeten Hohlzylinders 1. In diesem ist an der Stirnseite der zum Einarbeiten des Ringspalts dienende Einstechstahl 6 sowie der zum Abtrennen des Blockkerns dienende Äbstechstahl 9 mit dem gekrümmten Schwenkarm und dem Schneidestahl 11 befestigt. Günstig wird auch·eine Absaugöffnung 12 zur Entfernung des durch den Einstech- bzw.According to Figure 1, a double-walled hollow cylinder 1 is expediently provided, which consists of two concentrically arranged one inside the other Tubes 2 and 3, for example made of stainless steel. At its rear end the hollow cylinder is through the cover 4 completed and can, for example, via the Morse taper 5, clamped in the tailstock of a lathe will. The end face of the hollow cylinder is its real one Work surface. The piercing tool 6 and the one, shown pivoted inward for the sake of clarity, protrude from it. Swivel arm 8 of the parting tool attached at right angles to the holding rod 7 9 out. At the upper end of the holding rod sits, here only indicated schematically, the swivel drive 10. The in FIG. 2 shows the top view of the hollow cylinder formed by the two concentric tubes 2 and 3 1. In this is on the front side of the piercing tool 6 used to work the annular gap and the one for separating the Block core serving cutting steel 9 attached to the curved pivot arm and the cutting steel 11. A will also be cheap Suction opening 12 for removing the penetration or
Äbstechstahl abgetragenen Materials vorgesehen. Durch die,z.B. rohrförmigen, Distanzhalter 13 wird ein möglichst gleichmässiger Abstand der konzentrischen Rohre gewährleistet.Removable material is provided. By, e.g. tubular spacer 13, the most uniform possible spacing of the concentric tubes is guaranteed.
Zur Herstellung eines Tiegels aus einem Graphitblock mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird diese, beispielsweise über den am Deckel sitzenden Konus, am Reitstock einer Drehbank befestigt, in der in üblicher Weise der ausgewählte Block eincfespannt ist. Die Schnittbreite des an der Stirnseite des Höh.'.Zylinders befestigten Einstechstahls ist günstiq so gewählt, daß sie dessen Gesamtwandstärke geringfügig, d.h.um etwa 0.1.-2 mm .übersteigt.Dadurch wird sichergestellt,daß der Hohlzylinder in den Ringspalt eingeführt werden kann, ohne die Rotation des Werkstückes zu behindern. Gleichzeitig verhindert ein derart enger Zwischenraum zum Blockkern, daß dieser beim Abirennen beschädigt wird. Zweckmäßig wird der Einstechstahl nicht fest mit dem Hohlzylinder verbunden, beispielsweise verschweißt, sondern auswechselbar befestigt, beispielsweise verschraubt. Damit„...kann ein stumpfer Einstechstahl ohne großen Zeitverlust entfernt, ersetzt und nachgeschliffen werden.To produce a crucible from a graphite block with the aid of the device according to the invention, this is, for example Via the cone seated on the cover, attached to the tailstock of a lathe, in the usual way the selected one Block is clamped. The cutting width of the Front side of the height cylinder fastened grooving steel is favorable chosen so that it slightly exceeds its total wall thickness, i.e. by about 0.1-2 mm. This ensures that the hollow cylinder can be inserted into the annular gap without hindering the rotation of the workpiece. Simultaneously prevents such a narrow gap to the block core that it is damaged when running away. Will be expedient the grooving tool is not permanently connected to the hollow cylinder, for example welded, but instead fastened in an exchangeable manner, for example screwed. This means that “... a blunt grooving tool can be removed, replaced and reground without losing much time.
Zum Einarbeiten des Ringspalts wird die Vorrichtung schrittweise oder vorzugsweise kontinuierlich so lange gegenüber dem rotierenden Graphitblock vorgeschoben, bis die gewünschte Eindringtiefe erreicht ist. Dafür kommt grundsätzlich beispielsweise manuell betätigter,hydraulischer,pneumatischer.-oder, günstiger, elektrisch angetriebener Vorschub in Frage, der sich ggf. auch mit einer Rechnersteuerung verbinden läßt.To work in the annular gap, the device is advanced step by step or preferably continuously against the rotating graphite block until the desired penetration depth is reached. For this example, manually operated, hydraulic, pneumatic .- or, cheaper, electrically driven principle is feed in question, which if necessary can be also be connected to a computer control.
Das abgetragene Material wird vorteilhaft über mindestens einen in den Hohlzylinder eingearbeiteten Schacht abgesaugt, der an eine Absaugvorrichtung, beispielsweise einen Staubsauger oder· dergleichen, angeschlossen ist. Diese an sich nicht zwingend vorgeschriebene Maßnahme bringt insbesondere den Vorteil, daß der anfallende Staub und/oder die abgetragenen Späne gezielt und ohne Belästigung des Bedienungspersonals entfernt werden können.The removed material is advantageously sucked off via at least one shaft built into the hollow cylinder, which is connected to a suction device, for example a vacuum cleaner or the like. Not this in itself mandatory measure brings in particular the Advantage that the accumulating dust and / or the removed chips in a targeted manner and without disturbing the operating personnel can be removed.
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Nachdem die gewünschte Tiefe des Ringspaltes erreicht ist, wird damit begonnen, die Verbindung des vom Hohlzylinder umgebenen Blockkerns mit dem Rest des Blockes abzutragen. Zu diesem Zweck wird der am gekrümmten Schwenkarm des Abstechstahls sitzende Schneidestahl in Kontakt mit dem Blockkern gebracht und allmählich nach innen gedrückt. Dies geschieht durch Drehung des rechtwinklig mit dem Schwenkarm verbundenen und zwischen den Hohlzylinderwänden, beispielsweise durch zweifache Lagerung, geführten Haltestabes. Dazu kann z.B. am Haltestab außerhalb des Hchlzylinders ein Hebel angebracht sein, auf den, z.B. von Hand, während des Trennvorganges ein Druck ausgeübt wird, der sich über den Haltestab auf den Schwenkarm und den Schneidestahl überträgt. Möglich ist auch, die Drehung mittels eines selbsthemmenden Schneckengetriebes am Ende der Haltestange zu bewirken, das z.B. manuell schrittweise verstellbar ist. Günstiger ist es jedoch, d,urch einen vorteilhaft rechnergesteuerten,elektrisehen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb die Haltestange kontinuierlich zu drehen.After the desired depth of the annular gap has been reached, the connection of the hollow cylinder is started to remove the surrounding block core with the rest of the block. For this purpose, the parting tool on the curved swivel arm Seated cutting steel brought into contact with the block core and gradually pushed inwards. this happens by rotating the connected at right angles to the swivel arm and between the hollow cylinder walls, for example through double storage, guided holding rod. For this purpose, e.g. a lever can be used on the holding rod outside the wooden cylinder be attached, on which a pressure is exerted, e.g. by hand, during the cutting process, which is spread over the holding rod transfers to the swivel arm and the cutting steel. The rotation by means of a self-locking is also possible Worm gear at the end of the support rod, which can be manually adjusted step by step, for example. It is cheaper However, by means of an advantageously computer-controlled, electrical pneumatic or hydraulic drive to rotate the handrail continuously.
Zweckmäßig wird auch eine Möglichkeit vorgesehen, den Abstechstahl in Richtung der Achse des Haltestabes zu verschieben. Dann läßt sich nämlich, bei entsprechender Form des Abstechstahls, der Boden bereits während des Abtrennvorganges mit einer Rundung versehen. Vorteilhaft wird auch durch eine geeignete Sperre verhindert, daß der Schwenkarm über den Hohlzylinderumfang hinaus nach außen bewegt werden kann und unter Umständen den Tiegel beschädigt. Dies kann in einfacher Weise dadurch bewirkt werden, daß die Außenwendung des Hohlzylinders den Bereich des Schwenkarmes von außen bedeckt.A possibility is also expediently provided, the parting tool to move in the direction of the axis of the holding rod. Then, given the appropriate shape of the parting tool, the bottom already provided with a curve during the separation process. Is also advantageous through a suitable lock prevents the swivel arm over the hollow cylinder circumference can be moved outwards and may damage the crucible. This can be done in a simple manner caused by the fact that the outer turn of the hollow cylinder covers the area of the swivel arm from the outside.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, den Einstech- und den Abstechstahl in einem einzigen Formstahl zusammenzufassen, mit hilfe dessen sowohl das Einarbeiten des Ringspaltes als auch die Abtrennung des Blockkernes geschehen kann.In a further development of the device according to the invention provided, the grooving and the parting tool in a single To summarize structural steel, with the help of both the incorporation of the annular gap and the separation of the Blockkernes can happen.
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Die Form des Schneidestahls wird zweckmäßig den jeweiligen Radiusverhältnisser des Tiegels und der auszuführenden Schwenkbewegung αηςepaßt. Günstig wird durch eine auf beiden Seiten über dem eigentlichen Schwenkarm geringfügig,.ζ.B. 0,1-1 mm herausragende Schneidkante gewährleistet, daß die Stärke des abgetragenen Spaltes die Stärke des .Schwenkarmes übersteigt. Wenn die Schneidkante die Drehachse des Graphitblockes erreicht ,· i st die Verbindung zwischen dem Blockkern und dem Rest des Blockes gelöst. Der abgetrennte Blockkern wird, ohne Beschädigung, von der ihn in äußerst geringem Abstand umgebenden Innenwandung des Hohlzylinders aufgefangen.The shape of the cutting steel is appropriate to the respective Radius ratio of the crucible and the one to be executed Pivoting movement αης adapted. One of the two makes it favorable Sides above the actual swivel arm slightly, .ζ.B. 0.1-1 mm protruding cutting edge ensures that the Strength of the removed gap the strength of the .Swenkarmes exceeds. When the cutting edge is the axis of rotation of the graphite block reached, the connection between the block core and the rest of the block is broken. The separated block core will, without damage, be at an extremely small distance from it surrounding inner wall of the hollow cylinder captured.
Nach Abschluß des Abtrennvorganges wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem von ihr gehaltenen Blockkern wieder in die Äusgangsposxtxon zurückbewegt. Aus dem entnommenen Blockkern kann dann, z.B. mittels einer entsprechenden, kleineren Vorrichtung, ein weiterer Tiegel hergestellt werden. Der Rest des Blockes kann, dank der mit dem vorliegenden Verfahren erreichbaren Präzision, im allgemeinen ohne weitere Bearbeitung der geplanten Verwendung zugeführt werden.After completion of the separation process, the inventive Device with the block core held by it moved back into the Äusgangsposxtxon. From the removed block core a further crucible can then be produced, e.g. by means of a corresponding, smaller device. The rest of the block can, thanks to the precision that can be achieved with the present method, generally without further processing intended use.
Die Außenmaße des doppelwandigen Hohlzylinders richten sich im wesentlichen nach Innendurchmesser und Tiefe des gewünschten Tiegels, wobei natürlich Tiegel mit geringerer als der maximal möglichen Tiefe mit ein und derselben Vorrichtung angefertigt werden können. Der Abstand.zwischen Außen- und Innenwand des Hohlzylinders und entsprechend die Breite des Einstechstahles werden so groß gewählt, daß der Schwenkarm .des Abstechstahles, der Schneidestahl, die Haltestange sowie ggf. der Absaugschacht ohne Beeinträchtigung der Funktion untergebracht werden können. Die erforderlichen Maße hängen aber auch vom zu bearbeitenden Material und der Tiegelgröße ab und müssen den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.The external dimensions of the double-walled hollow cylinder are based essentially according to the inner diameter and depth of the desired crucible, with of course crucibles with less than the maximum possible depth can be made with one and the same device. The distance. Between outside and The inner wall of the hollow cylinder and, accordingly, the width of the grooving steel are chosen so large that the swivel arm . of the parting tool, the cutting tool, the holding rod and, if applicable, the suction shaft without impairing the function can be accommodated. The required dimensions but also depend on the material to be processed and the size of the crucible and must be adapted to the respective requirements will.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zu seiner Durchführung läßt sich der Materialverlust bei der Herstellung von Tiegeln durch Drehen aus massiven Blöcken erheblich vermindern. Während bisher der gesamteWith the help of the method and the device according to the invention to carry it out, the loss of material in the manufacture of crucibles by turning them from massive Significantly reduce blocks. While so far the entire
Blockkerh zerspant werden mußte, geht nunmehr lediglich das Beim Einarbeiten des Ringspaltes und be:im Abtrennen des Blockkerns abgetragene Material verlore:n, während der eigentliche Blockkern erhalten bleibt und weiter genutzt werden kann.Blockkerh had to be machined, the only thing that is now possible is when working in the annular gap and cutting off the Material removed from the block core lost: n, during the the actual block core is retained and can continue to be used.
Ein Block aus hochverdichtetem Graphit (Durchmesser ca. 430 mm, Höhe ca. 350 mm) wurde in eine Drehbank eingespannt und in Drehung (ca. 150 Upm) versetzt.A block of highly compressed graphite (diameter approx. 430 mm, Height approx. 350 mm) was clamped in a lathe and set in rotation (approx. 150 rpm).
Die zu seiner Bearbeitung vorgesehene Vorrichtung bestand aus zwei mittels 6 rippenförmiger Abstandshalter konzentrisch im Abstand von ca. 20 mm ineinander angeordneten Stahlrohren mit je 2 mm Wandstärke. Der Durchmesser den Innenrohres betrug ca. 301 mm, der des Außenrohres ca. 349 mm. Der dadurch gebildete Hohlzylinder war einseitig mit einer Stahlplatte mit aufgespeistem Morsekegel verschlossen. Die Stahlplatte war mit einem Absaugstutzen versehen, über den. ausgehend von einem Absaugschacht im Inneren der Zylinderwandung, der anfallende Graphitstaub mittels Sauggebläse entfernt wurde. An der Stirnseite des .Hohlzylinders war ein auswechselbarer Einsteehstahl (25 mm Schnittbreite) durch Verschrauben so befestigt, daß seine Schneidkante innen und außen um ca. 0,5 mm über die Hohlzylinderwände hinausragte. Diesem gegenüber um 180° versetzt verlief im Hohlzylinder eine an beiden Enden gelagerte stählerne Haltestange, die über ein an ihrem oberen Ende befindliches, selbst hemmendes Schneckengetriebe gedreht werden konnte. Diese Drehbewegung übertrag sich auf den am anderen Ende der Stange befestigten Schwenkarm (rechteckiger Querschnitt von 15 mm χ 6 mm) des Abstechstahls. DerThe device provided for its processing consisted of two steel tubes, each with a wall thickness of 2 mm, arranged concentrically one inside the other by means of 6 rib-shaped spacers at a distance of approx. 20 mm. The diameter of the inner tube was approx. 301 mm, that of the outer tube approx. 349 mm. The hollow cylinder thus formed was closed on one side with a steel plate with a fed Morse taper. The steel plate was provided with a suction nozzle through which. Starting from a suction duct inside the cylinder wall, the graphite dust that accumulates was removed by means of a suction fan. At the end of the .Hohlzylinders an exchangeable steel (25 mm cutting width) was attached by screwing so that its cutting edge protruded inside and outside by about 0.5 mm beyond the walls of the hollow cylinder. In the hollow cylinder, offset by 180 °, ran a steel support rod mounted at both ends, which could be rotated via a self-locking worm gear located at its upper end. This rotary movement is transmitted to the swivel arm (rectangular cross-section of 15 mm χ 6 mm) of the parting tool attached to the other end of the rod. Of the
ORIGINAL INSPECTED'ORIGINAL INSPECTED '
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Schwenkarm war dem Zylinderradius entsprechend gekrümmt und an seinem Ende als Schneidestahl mit hinterschliffener Schneidkante von ca. 7 mm Schnittbreite ausgebildet.The swivel arm was curved according to the cylinder radius and was ground at its end as a cutting steel Cutting edge formed with a cutting width of approx. 7 mm.
Diese im Reitstock der Drehbank befestigte Vorrichtung würde zunächst mittels der Rextstockspindel in den rotierenden Block im Verlauf von ca. 2 min bis zu einer Eindringtiefe von 310 mm eingefahren, wobei der anfallende, abgetragene Graphitstaub abgesaugt wurde. Danach würde durch kontinuierliches Betätigen des Schneckengetriebes innerhalb von ca. 2 min. der Schwenkarm des Abstechstahles vom Ringspalt zur Drehachse hin bewegt und trennte auf einer Spaltbreite von ca. 7 mm die Verbindung zwischen dem innerhalb des Hohlzylinders frei rotierenden Blockkerns und dem Rest des Blockes. Nach Durchlauf der Schneidkante des Schneidestahls durch die Drehachse des Blockes war der Blockkern vollständig abgetrennt und wurde im Inneren des Hohlzylinders aufgefangen. Danach wurde die Vorrichtung mit dem abgetrennten Blockkern in die Ausgangsposition zurückgefahren und der Blockkern entnommen.This device mounted in the tailstock of the lathe would first by means of the Rextstock spindle in the rotating block in the course of approx. 2 min up to a penetration depth of Retracted 310 mm, with the resulting, removed graphite dust being sucked off. After that it would go through continuous Activate the worm gear within approx. 2 minutes of the swivel arm of the parting tool from the annular gap to the axis of rotation moved and separated the connection between the freely rotating inside the hollow cylinder over a gap width of approx. 7 mm Block core and the rest of the block. After the Cutting edge of the cutting steel through the axis of rotation of the block, the block core was completely severed and became caught inside the hollow cylinder. Then the device with the separated block core was in the starting position pulled back and removed the block core.
Als Rest des Blockes verblieb der gewünschte Graphittiegel mit 430 mm Durchmesser, 350 mm Höhe und 40 mm Wand- und Bodenstärke.The remainder of the block was left with the desired graphite crucible with a diameter of 430 mm, a height of 350 mm and a wall and wall thickness of 40 mm Soil strength.
Aus dem abgetrennten Blockkern wurde mit Hilfe einer entsprechend kleineren erfxndungsgemäßen Vorrichtung nach demselben Verfahren ein Tiegel mit ca. 300 mm Höhe, 300 mm Durchmesser und 40 mm Wandstärke angefertigt.A correspondingly smaller device according to the invention was converted from the separated block core to the same Process a crucible with a height of approx. 300 mm, a diameter of 300 mm and a wall thickness of 40 mm.
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