SK286415B6 - Zariadenie na rozrezávanie materiálov a spôsob rozrezávania materiálov - Google Patents

Abstract

Pri opísanom zariadení je prvému zariadeniu (10) a druhému zariadeniu (11) priradené riadenie na uskutočňovanie chladenia a čistenia časovo od seba oddelene, a to na privádzanie chladiaceho - čistiaceho prostriedku počas rezacieho procesu a čistiaceho prostriedku po rezacom procese, keď je časť (1a) už oddelená od materiálu (1). Pri tomto spôsobe sa chladenie a čistenie uskutočňuje vzájomne časovo oddelene tak, že sa chladiaci - mazací prostriedok privádza počas rezacieho procesu a čistiaci prostriedok po rezacom procese, keď bola časť (1a) oddelená od materiálu (1). Chladiaci - mazací prostriedok sa privádza malým objemovým prúdom a čistiaci prostriedok vzhľadom na to väčším objemovým prúdom.

Description

Vynález sa týka zariadenia na rozrezávanie materiálov, predovšetkým monokryštálov, s rezným kotúčom s koncentrickým otvorom, ktorého okraj tvorí rezný okraj, pričom je rezný kotúč otočný okolo svojej centrálnej osi na rozrezávanie materiálu, s polohovacím zariadením na polohovanie rozrezávaného materiálu vzhľadom na rezný kotúč tak, že sa rezný kotúč pri rozrezávaní rotujúc pohybuje materiálom na odrezávanie časti materiálu, a s prvým zariadením na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku na rezný kotúč, a s druhým zariadením na privádzanie čistiaceho prostriedku na rezný kotúč. Ďalej sa vynález týka i spôsobu rozrezávania materiálov, najmä rezania s vnútorným otvorom monokryštálov, pričom časť materiálu sa od materiálu odrezáva prostredníctvom rezného kotúča vnikajúceho rotujúc pri rezacom procese do materiálu, a pričom sa na rezný kotúč privádza chladiaci-mazací prostriedok a čistiaci prostriedok.

Doterajší stav techniky

Napr. z JP-A-07304028 známy spôsob rozrezávania monokryštálov, ktorý sa používa predovšetkým na výrobu polovodičových dosiek, je rozrezávanie vnútorným otvorom. Obr. 1 je schematické zobrazenie na rozrezávanie vnútorným otvorom v pohľade zhora videné v smere strednej pozdĺžnej osi M monokryštálu, všeobecne materiálu 1. Ako je vidieť na obr. 1 je monokryštál, ktorý je vytvorený v podstate valcovito so strednou pozdĺžnou osou M, upevnený na nezobrazenom držiaku a spoločne s týmto je premiestniteľný v smere kolmo na strednú pozdĺžnu os M nezobrazeným posuvným zariadením. Na rozrezávanie, prípadne rezanie dosiek je usporiadaný rezný kotúč 2, ktorý pozostáva z plechu 2 A jadra, ktorý má koncentrický vnútorný otvor a ktorého okraj 3, obklopujúci vnútorný otvor, je osadený diamantovými zrnami a tvorí teda rezný okraj. Šírka plechu 2a jadra medzi jeho vonkajším okrajom a vnútorným okrajom je väčšia ako priemer monokryštálu, preto je na obrázku schematicky znázornený iba vnútorný okraj. Rezný kotúč 2 je otočný okolo svojej centrálnej osi R pohonom v smere A, naznačenom na obrázku 1. Rezný kotúč 2 a monokryštál sú navzájom usporiadané tak, že rotačná os R rezného kotúča 2 a stredná pozdĺžna os M monokryštálu 1 prebiehajú paralelne vo vzájomnom odstupe. Ďalej je materiál 1 pomocou posuvného zariadenia pohyblivý kolmo na svoju strednú pozdĺžnu os M v smere na rezný kotúč 2 tak, že rezný kotúč 2 pri rotovaní materiál 1 celkom prerezáva v rovine kolmo na jeho strednú pozdĺžnu os M, a od rezného kotúča 2 je pohyblivý do polohy, v ktorej sa môže odoberať odrezaná doska.

Vnútri okraja 3 rezného kotúča 2, obklopujúceho vnútorný otvor, je v smere A otáčania pred polohou PI vstupu rezného kotúča 2 do materiálu 1, ďalej označované ako vstupná strana, usporiadané prívodné zariadenie 4 chladiaceho a mazacieho prostriedku na rezný okraj 3. V smere A otáčania po polohe P2 výstupu rezného kotúča 2 z materiálu 1, ďalej označované ako výstupná strana, je usporiadané druhé prívodné zariadenie 5 chladiaceho-mazacieho prostriedku. V prevádzke sa pred vstupom rezného kotúča 2 do materiálu 1 prívodným zariadením 4 nanáša na rezný okraj 3, prípadne rezný kotúč 2, chladiaci-mazací prostriedok, ktorý sa potom rotáciou rezného kotúča 2 transportuje do reznej škáry', vznikajúcej pri rezaní. Pri výstupe rezného kotúča 2 z materiálu 1 sa druhým prívodným zariadením 5 znova nanáša chladiaci-mazací prostriedok, takže je zaručené čistenie a odtransportovanie odlúčeného materiálu reznou škárou. Chladiacemu-mazaciemu prostriedku sa pridávajú prísady, ktoré znižujú povrchové napätie, a tým vylepšujú zmáčanie rezného kotúča 2. Známe zariadenie má ďalej zariadenie na intervalové umývanie plechu 2a jadra a upínacieho systému.

Pri známom zariadení dochádza k problému, že efektívne čistenie a odtransportovanie odlúčeného materiálu počas rezania vyžaduje toľko chladiaceho-mazacieho prostriedku, že sa rezná škára naplňuje chladiacim-mazacím prostriedkom a odlúčeným materiálom. Tým môže pri úzkych rezných škárach dôjsť k dotyku medzi plechom 2a jadra rezného kotúča 2 a úsekom la dosky. Úsek la dosky je ťahaný adhéziou na plech 2a jadra, a tým sa negatívne ovplyvňuje kvalita odrezanej dosky. Pri veľkých dotykových plochách môže dôjsť k odtrhnutiu dosky. Ak je naproti tomu množstvo chladiaceho-mazacieho prostriedku príliš nízke, čistiaci a transportný účinok už nestačí. Okrem toho vedú prísady, znižujúce povrchové napätie, k lepšiemu zmáčaniu plechu 2a jadra, čo podporuje odparovanie a vysúšanie rezného šliamu na plechu 2a jadra.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je pripraviť zariadenie a spôsob na rozrezávanie dosiek pomocou rozrezávania vnútorným otvorom, ktoré, pripadne ktorý, zamedzuje uvedeným nevýhodám.

Úloha sa rieši zariadením na rozrezávanie materiálov, predovšetkým monokryštálov, s rezným kotúčom s koncentrickým otvorom, ktorého okraj tvorí rezný okraj, pričom je rezný kotúč otočný okolo svojej centrálnej osi na rozrezávanie materiálu, s polohovacím zariadením na polohovanie rozrezávaného materiálu vzhľadom na rezný kotúč tak, že sa rezný kotúč pri rozrezávaní rotujúc pohybuje materiálom na odrezávanie časti

SK 286415 Β6 materiálu, a s prvým zariadením na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku na rezný kotúč, a s druhým zariadením na privádzanie čistiaceho prostriedku na rezný kotúč. Podľa vynálezu je prvému a druhému zariadeniu priradené riadenie (regulácia) na uskutočňovanie chladenia a čistenia časovo od seba oddelene, a to na privádzanie chladiaceho-čistiaceho prostriedku počas rezacieho procesu a čistiaceho prostriedku po rezacom procese, keď je časť už oddelená od materiálu.

Výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že riadenie privádza malý objemový prúd chladiaceho-mazacieho prostriedku a pomerne k tomu väčší objemový prúd čistiaceho prostriedku.

Ďalšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že tretie zariadenie na privádzanie plynného média má dýzu, ktorá je navrhnutá na nanášanie plynného média na okraj.

Ďalšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že prvé zariadenie na privádzanie chladiaceho-čistiaceho prostriedku a tretie zariadenie na privádzanie plynného média sú usporiadané na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku a plynného média z výstupnej strany po priechode rezného kotúča materiálom.

Ďalšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že druhé zariadenie na privádzanie čistiaceho prostriedku predovšetkým chladiaceho-mazacieho prostriedku, je usporiadané zo strany výstupu.

Ďalšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že prvé zariadenie na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku má dýzu, ktorá je usporiadaná na nanášanie chladiaceho-mazacieho prostriedku na okraj.

Ďalšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že má riadenie, ktoré je navrhnuté na ovládanie prvého zariadenia počas procesu rozrezávania na privádzanie iba takého malého minimálneho množstva chladiaceho-mazacieho prostriedku, ktoré práve ešte zaisťuje chladenie a mazanie.

Ďalšie výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že v pracovnej polohe nad prvým zariadením je usporiadaný zásobník pre chladiaci-čistiaci prostriedok, ktorý je cez vedenie spojený s prvým zariadením na prívod pôsobením gravitácie.

Úloha sa ďalej rieši spôsobom rozrezávania materiálu, najmä na rezanie s vnútorným otvorom monokTyštálov, pričom časť materiálu sa od materiálu odrezáva prostredníctvom rezného kotúča vnikajúceho rotujúc pri rezacom procese do materiálu, a pričom sa na rezný kotúč privádza chladiaci-mazací prostriedok a čistiaci prostriedok. Podľa vynálezu sa chladenie a čistenie uskutočňuje vzájomne časovo oddelene tak, že sa chladiaci-mazaci prostriedok privádza počas rezacieho procesu a čistiaci prostriedok po rezacom procese, keď bola časť oddelená od materiálu, pričom chladiaci-mazací prostriedok sa privádza malým objemovým, prúdom a čistiaci prostriedok vzhľadom na to väčším objemovým prúdom.

Výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že sa chladiaci-mazací prostriedok privádza v smere rotácie iba z výstupnej strany po priechode rezného kotúča materiálom.

Ďalšie výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že sa reznému kotúču na okraj privádza plynné médium, predovšetkým stlačený vzduch.

Ďalšie výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že sa plynné médium privádza reznému kotúču v smere rotácie po výstupe rezného kotúča z materiálu.

Ďalšie výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že sa používa chladiaci-mazací prostriedok s prídavkom, ktorý zvyšuje povrchové napätie.

Zariadenie a spôsob podľa vynálezu majú predovšetkým výhodu, že sa počas rezného procesu vyžaduje menej chladiaceho-mazacieho prostriedku ako pri známych riešeniach. Tým sa zhotovuje vysoko kvalitný rez.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený prostredníctvom konkrétnych príkladov uskutočnení znázornených na výkresoch, na ktorých predstavuje obr. 1 schematické zobrazenie známeho zariadenia, videné v pohľade zhora v smere pozdĺžnej osi monokryštálu, obr. 2 schematické zobrazenie formy uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu, videné v pohľade zhora v smere strednej pozdĺžnej osi monokryštálu, obr. 3 schematické zobrazenie kroku chladenia spôsobu podľa vynálezu, obr. 4 schematické zobrazenie kroku rozdeľovania chladiaceho-mazacieho prostriedku na reznom nástroji pred rezom, obr. 5 schematické zobrazenie kroku rezania a obr. 6 schematické zobrazenie kroku čistenia pri spôsobe podľa vynálezu.

SK 286415 Β6

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ako je vidieť predovšetkým na obr. 2, má zariadenie podľa vynálezu v známom spôsobe držiak a posuvné zariadenie pre materiál 1, konkrétne monokryštál, ako i rezný kotúč 2, s plechom 2A jadra a s diamantovým zrnom osadeným okrajom 3 vnútorného otvoru rezného kotúča. Na rozdiel od známeho zariadenia má zariadenie podľa vynálezu prvé zariadenie 10 na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku na okraj 3 vnútorného otvoru a na rezný kotúč 2, ktoré je usporiadané videné v smere rotácie rezného kotúča 2 z výstupnej strany na polohe P2 po priechode monokryštálom 1. Prvé zariadenie 10 na prívod chladiacehomazacieho prostriedku je vytvorené napríklad ako dýza. Ďalej je usporiadané druhé zariadenie 11 na prívod čistiaceho prostriedku z výstupnej strany v oblasti vnútorného otvoru. Okrem toho je rovnako z výstupnej strany usporiadané tretie zariadenie 12 na privádzanie plynného média, predovšetkým stlačeného vzduchu, na rezný kotúč 2 a predovšetkým okraj 3.

Prevádzka zariadenia podľa vynálezu a spôsob podľa vynálezu je vidieť na obrázkoch 3 až 6. Pred rezným, prípadne rozrezávacím, procesom sú rezný kotúč 2 a materiál 1 navzájom oddelené. Potom sa materiál 1 pohybuje vzhľadom na rezný kotúč 2 a tento vstupuje rotujúc do materiálu 1 monokryštálu na rozrezávanie. Ako je znázornené na obr. 3, privádza sa počas procesu rozrezávania prvým zariadením 10 chladiaci-mazací prostriedok s nepatrným objemovým prúdom, tzn. menšou rýchlosťou v a menším tlakom p, k okraju 3, ktorý tvorí rezný okraj.

Ako chladiaci-mazaci prostriedok sa využíva chladiaci-mazací prostriedok s prídavkom, ktorý zvyšuje povrchové napätie δ chladiaceho-mazacieho prostriedku, a teda zhoršuje zmáčame plechu 2A jadra. Tým dochádza k zlému zmáčaniu plechu 2A jadra rezného kotúča 2, a tvoria sa kvapky 20 chladiaceho-mazacieho prostriedku na povrchu plechu 2A jadra. Rovnako sa počas procesu rozrezávania, ako je znázornené na obr. 4, vháňa tretím zariadením 12 stlačený vzduch na okraj 3, čím sa vyrovnáva zlé zmáčanie. Stlačený vzduch ďalej prispieva k tvoreniu kvapiek 20 a k ich rozdeľovaniu. Ako je znázornené na obr. 5, preniká počas procesu rozrezávania rezný kotúč 2 okrajom 3 a kvapkami 20 chladiaceho-mazacieho prostriedku, vzniknutými na povrchu plechu 2 A jadra, do materiálu 1 na odrezanie úseku la dosky. Privádza sa stále vzduch a chladiaci-mazací prostriedok s menším tlakom p. Kvapky 20 chladiaceho-mazacieho prostriedku na plechu 2A jadra zachytávajú na čas rezania odlúčený materiál a rozdeľujú ho na plechu jadra bez toho, aby došlo k vysušeniu alebo dotyku dosky.

Po procese rozrezávania sa materiál 1 a odrezaná doska pohybuje posuvným zariadením od rezného kotúča 2 preč, takže sú rezný kotúč 2 a monokryštál, prípadne odrezaná doska, navzájom oddelené, ako je znázornené na obr. 6. Teraz sa uskutočňuje čistenie a odtransportovanie materiálu, nazhromaždeného na plechu 2a jadra a uzavretého do kvapiek 20 tým, že sa privádza stlačený vzduch s vysokým tlakom p tretím zariadením 12 a súčasne sa privádza čistiaci prostriedok v dostatočnom množstve a s väčšou rýchlosťou v prvým zariadením 11.

Spôsob podľa vynálezu je teda dvojstupňový spôsob, pri ktorom sa počas procesu rozrezávania chladenie rezného nástroja, vírenie chladiaceho prostriedku, uzavierame odlúčeného materiálu do kvapiek chladiaceho-mazacieho prostriedku a rozdeľovanie a zhromaždenie kvapiek chladiaceho-mazacieho prostriedku s odlúčeným materiálom uskutočňuje za pôsobenia odstredivej sily. V druhom stupni sa, potom čo monokryštál odišiel od rezného kotúča 2, uskutočňuje čistenie a odtransportovania odlúčeného materiálu vysokým tlakom vzduchu a dostatočným prívodom chladiaceho-mazacieho prostriedku. Čistiaci prostriedok, použitý v druhom stupni, môže byť identický s chladiacim-mazacím prostriedkom, môže to však byť tiež iná substancia, ako napr. voda. Chladiaci-mazací prostriedok a čistiaci prostriedok teda môžu mať rozdielne vlastnosti.

Pri spôsobe podľa vynálezu sa na chladenie a mazanie vyžaduje omnoho menej chladiaceho-mazacieho prostriedku ako na čistenie a odtransportovanie odlúčeného materiálu. Vysoko kvalitný rez sa môže uskutočňovať iba s takto menším množstvom chladiaceho-mazacieho prostriedku. Počas vlastného rezného procesu sa množstvo chladiaceho-mazacieho prostriedku nastavuje na minimálne potrebné množstvo, aby sa zaručilo chladenie a mazanie. Rezná škára je voľná a zamedzuje sa dotyku medzi plechom 2a jadra a úsekom la dosky. Pri čistení je však optimálny podstatne vyšší objemový prúd. Tieto požiadavky si odporujú. Chladenie a čistenie sa preto časovo oddeľuje, pretože sú pre oba kroky optimálne rozdielne objemové prúdy.

Namiesto privádzania stlačeného vzduchu je tiež možné privádzať iný plyn, napr. dusík.

Vo výhodnej forme uskutočnenia je, ako je znázornené na obr. 2, na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku k prvému zariadeniu 10, ktoré predáva malé množstvo chladiaceho-mazacieho prostriedku počas rezného procesu, usporiadaný zásobník 30, ktorý sa v pracovnej polohe nachádza v konštantnej vzdialenosti nad prvým zariadením 10, a ktorý je vedením 31 spojený s týmto prvým zariadením 10. V zásobníku 30 sa nachádza chladiaci-mazací prostriedok, ktorý sa prvému zariadeniu 10 privádza vedením iba pod vplyvom gravitácie, prípadne pod hydrostatickým tlakom. Vzduchové bubliny vo vedení sa odvádzajú smerom hore. Tým sa teda zaručuje, že tiež pri malých privádzaných množstvách chladiaceho-mazacieho prostriedku je zaručené konštantné privádzanie bez bublín.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na rozrezávanie materiálov (1), predovšetkým monokryštálov, s rezným kotúčom (2) s koncentrickým otvorom, ktorého okraj (3) tvorí rezný okraj, pričom je rezný kotúč (2) otočný okolo svojej centrálnej osi (R) na rozrezávanie materiálu (1), s polohavacím zariadením na polohovanie rozrezávaného materiálu (1) vzhľadom na rezný kotúč (2) tak, že sa rezný kotúč (2) pri rozrezávaní rotujúc pohybuje materiálom (1) na odrezávanie časti (la) materiálu (1), a s prvým zariadením (10) na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku na rezný kotúč (2), a s druhým zariadením (11) na privádzanie čistiaceho prostriedku na rezný kotúč (2), vyznačujúce sa tým, že prvému zariadeniu (10) a druhému zariadeniu (11) je priradené riadenie na uskutočňovanie chladenia a čistenia časovo od seba oddelene, a to na privádzanie chladiaceho-čistiaceho prostriedku počas rezacieho procesu a čistiaceho prostriedku po rezacom procese, keď je časť (la) už oddelená od materiálu (1).
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že riadenie je navrhnuté na privádzanie malého objemového prúdu chladiaceho-mazacieho prostriedku a relatívne k tomu väčšieho objemového prúdu čistiaceho prostriedku.
3. 3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2 s tretím zariadením (12) na privádzanie plynného média na rezný kotúč (2), vyznačujúce sa tým, že tretie zariadenie (12) na privádzanie plynného média má dýzu, ktorá je navrhnutá na nanášanie plynného média na okraj (3).
4. 4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že prvé zariadenie (10) na privádzanie chladiaceho-čistiaceho prostriedku a tretie zariadenie (12) na privádzanie plynného média sú usporiadané na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku a plynného média z výstupnej strany po priechode rezného kotúča (2) materiálom (1).
5. 5. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že druhé zariadenie (11) na privádzanie čistiaceho prostriedku, predovšetkým chladiaceho-mazacieho prostriedku, je usporiadané zo strany výstupu.
6. 6. Zariadenie podľa niektorého z nárokov laž 5, vyznačujúce sa tým, že prvé zariadenie (10) na privádzanie chladiaceho-mazacieho prostriedku má dýzu, ktorá je usporiadaná na nanášanie chladiaceho-mazacieho prostriedku na okraj (3).
7. 7. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa riadením, ktoré je navrhnuté na ovládanie prvého zariadenia (10) počas procesu rozrezávania na privádzanie iba takého malého minimálneho množstva chladiaceho-mazacieho prostriedku, ktoré práve ešte zaisťuje chladenie a mazanie.
8. 8. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 7, vyznačujúce sa tým, že v pracovnej polohe nad prvým zariadením (10) je usporiadaný zásobník (30) na chladiaci-čistiaci prostriedok, ktorý je cez vedenie (31) spojený s prvým zariadením (10) na prívod pôsobením gravitácie.
9. 9. Spôsob rozrezávania materiálov (1), najmä rezania s vnútorným otvorom monokryštálov, pričom časť (la) materiálu (1) sa od materiálu (1) odrezáva prostredníctvom rezného kotúča (2) vnikajúceho rotujúc pri rezacom procese do materiálu (1), a pričom sa na rezný kotúč (2) privádza chladiaci-mazací prostriedok a čistiaci prostriedok, vyznačujúci sa tým, že chladenie a čistenie sa uskutočňuje vzájomne časovo oddelene tak, že sa chladiaci-mazací prostriedok privádza počas rezacieho procesu a čistiaci prostriedok po rezacom procese, keď bola časť (la) oddelená od materiálu (1), pričom chladiaci-mazací prostriedok sa privádza malým objemovým prúdom a čistiaci prostriedok vzhľadom na to väčším objemovým prúdom.
10. 10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že sa chladiaci-mazací prostriedok privádza v smere rotácie iba z výstupnej strany po priechode rezného kotúča (2) materiálom (1).
11. 11. Spôsob podľa nároku 9 alebo 10, vyznačujúci sa tým, že sa reznému kotúču (2) na okraj (3) privádza plynné médium, predovšetkým stlačený vzduch.
12. 12. Spôsob podľa niektorého z nárokov 9 až 11, vyznačujúci sa tým, že sa plynné médium privádza reznému kotúču (2) v smere rotácie po výstupe rezného kotúča (2) z materiálu (1).
13. 13. Spôsob podľa niektorého z nárokov 9 až 12, vyznačujúci sa tým, že sa používa chladiaci-mazací prostriedok s prídavkom, ktorý zvyšuje povrchové napätie.