SU1034887A1

SU1034887A1 - Cut-off diamond wheel

Info

Publication number: SU1034887A1
Application number: SU823401377A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Григорьевич Елизаров; Герман Викторович Шуваев; Юрий Николаевич Зимицкий
Original assignee: Предприятие П/Я В-8657
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1983-08-15

Abstract

1.ОТРЕЗНОЙ АЛМАЗНЫЙ КРУГ с внешней режущей кромкой и с расположенными равноудаленными от центра сквозными криволинейными вырезами , пересекающимис с посадочным отверстием с возможностью образовав ни центрирующих выступов, отличающийс тем, что, с целью повышени работоспособности круга за счет увеличени его прочности и точности центрировани , минимальна ширина выступов составл ет 1,550 от высоты круга/ а вырез образован окружностью, радиус которой составл ет 1,01-1,7 от. половины высоты выреза. 2. Алмазный круг по п.1, о т л ич а ю щ и И с тем, что участок выреза, лежащий напротив посадочного отверсти , образован эллипсом, центр которого совпадает с центром выреза, больша ось расположена перпендикул рно радиусу круга, а соотнс иение длин большой и малой осей составл ет 3:1. СО о 00 4: 00 00 ч1. CUT DIAMOND CIRCLE with outer cutting edge and with equidistant from the center through curvilinear cuts, intersecting with the bore hole with the possibility of forming centering lugs, characterized in that, in order to increase the working capacity of the circle by increasing its strength and centering accuracy, it is minimal the protrusion width is 1.550 of the height of the circle / and the notch is formed by a circle whose radius is 1.01-1.7 from. half the height of the notch. 2. The diamond wheel according to claim 1, that is, with the fact that the section of the notch opposite the landing hole is formed by an ellipse, the center of which coincides with the center of the notch, the major axis is perpendicular to the radius of the circle, and The length of the major and minor axes is 3: 1. WITH about 00 4: 00 00 h

Description

Изобретение относитс к механической обработке хрупких неметаллических материалов, а именно к устройствам дл разрезки полупроводниковых пластин и диэлектрических подложек, а также к устройствам дл креплени отрезных кРУгов на вращаинци с оправках при скоростной обработке .The invention relates to the machining of brittle non-metallic materials, namely, devices for cutting semiconductor wafers and dielectric substrates, as well as devices for attaching cut-off circles to rotation with mandrels during high-speed processing.

Известен отрезной алмазный КРУг с внешней режущей кромкой и центрирующими выступами, которые представл ют собой часть корпуса и образованы сквозными вырезами, выход щими н диаметр посадочного отверст и . При этом периферийные контуры вырезов, обращенные к режущей кромке, выполнены криволинейными, радиус кривизны этого контура половине ширины выреза. Контур бокового участ ка от точки сопр жени с периферийным участком до выхода на посадочное отверстие образован по пр мой линии. . .A cut-off diamond Krug with an outer cutting edge and centering lugs, which are part of the body and are formed by through cuts extending beyond the diameter of the bore hole and known, is known. In this case, the peripheral contours of the notches facing the cutting edge are curved, the radius of curvature of this contour is half the width of the notch. The contour of the side section from the interface with the peripheral section to the exit to the bore is formed in a straight line. . .

Такие выступы имеют возможность осевой упругой деформации, вследствие .чего позвол ют измен ть радиальное рассто ние между посадочными площадками выступов, т.е. диаметр условного посадочного отверсти . KfSoMe того, наличие выступов позвол ет за счет их осевой деформации исключить передачу деформации на режущую кромку при обжатии круга фланцами оправки (при наличии значительной неплоскости круга) . Such protrusions have the possibility of axial elastic deformation, owing to which what is allowed to change the radial distance between the landing pads of the protrusions, i.e. the diameter of the nominal bore. KfSoMe, the presence of protrusions allows, due to their axial deformation, to exclude the transfer of deformation to the cutting edge when the circle is compressed by the flanges of the mandrel (if there is a significant non-plane of the circle).

При работе инструмента под действием ценТ.робежной силы в материале круга возникают напр жени , которые возрастают пропорционгшьно квадрату скорости вращени .Наибольшие (тангенциальные) напр жени развиваютс на поверхностиотверсти .When the tool operates under the action of centrifugal force in the material of the circle, stresses arise that increase in proportion to the square of the rotational speed. The greatest (tangential) stresses develop on the surface of the hole.

Дл отверсти с вырезами максимальное тангенциальное напр жение имеет место на крайней,наиболее удаленной от оси вращени точке периферийного контура выреза.For a hole with notches, the maximum tangential stress occurs at the point of the peripheral contour of the notch that is furthest from the axis of rotation.

В известном инструменте форма выреза (пр молинейна щель, шириной Ъ, переход ща в окружность с радиусом периферии) вызывает высокую степень концентрации напр жений на периферии, что снижает прочность круга, особенно при его бескорпусном выполнении (круг полностью из хрупкой алмазосодержащей ленты). Напр жение на перифери кроме того, зависит дл данной конструкции от напр жений, св занных с деформацией .выступов при установ .ке круга на шпиндель. Выполнение выступов со значительной площадью с пр молинейным (по радиусу) боковым контуром (с поперечным сечением , посто нно увеличивающимс к периферии) приводит к тому, чтоIn the well-known tool, the cutout shape (straight slot, width b, going into a circle with a periphery radius) causes a high degree of stress concentration at the periphery, which reduces the strength of the circle, especially when it is unpackaged (completely made of fragile diamond-containing tape). The stress at the periphery also depends on the structure of the stresses associated with the deformation of the protrusions when the wheel is mounted on the spindle. Making protrusions with a significant area with a straight line (along the radius) lateral contour (with a cross section constantly increasing towards the periphery) leads to

зона основной деформации от изгиба выступа, -возниканнцего при установке круга, совпадает с областью периферийной части вырезов. Это накладывает дополнительные значительные по величине напр жени , которые впоследствии (при вращении) суммируютс с напр жени ми от центробежных сил. Удаление зоны основной изгибной деформации выступов (удлинение деформируемой их части) от посадочных площадок выступов и значительные усили , необходимые дл деформировани , св занные пр мо пропорционально с площадью поперечного сечени зоны деформации, отрицательно вли ют на точность центрировани tl.the zone of the main deformation from the bend of the protrusion, arising from the installation of the circle, coincides with the area of the peripheral part of the notches. This imposes additional significant stresses, which are subsequently (rotated) added to the stresses from the centrifugal forces. The removal of the main bending deformation zone of the protrusions (elongation of the deformable part thereof) from the landing pads of the protrusions and the considerable effort required for deformation, directly related to the cross-sectional area of the deformation zone, adversely affect the accuracy of centering tl.

Однако данна конструкци характеризуетс малой прочностью круга, вызванной наличием значительной концентрации напр жений на периферийной части, и недостаточной- точностью центрировани , св занной со значительным рассто нием зоны основной изгибной деформации от посадочных плсхвадок выступов и усили ми этой., деформации.However, this design is characterized by low circle strength due to the presence of a significant concentration of stresses on the peripheral part, and insufficient accuracy of centering associated with a significant distance of the main bending strain zone from the landing projections and the efforts of this deformation.

Целью изобретени вл етс повышение работоспособности круга за счет увеличени его разрывной прочности и точности центрировани .The aim of the invention is to improve the performance of the wheel by increasing its breaking strength and centering accuracy.

Доставленна цель достигаетс . тем, что отрезной алмазный круг выполнен с внешней режущей кромкойи с расположенными равноудаленно от центра сквозными криволинейными вырезами, пересекающимис с посадочным отверстием с возможностью образовани центрирующих выступов, минимальна ширина которых составл ет 1,5-50 от их толщины, а вырез образован окружностью, радиус которой составл ет 1,01-1,7 от половины высоты вырезаiDelivered goal is reached. that the cutting diamond wheel is made with an outer cutting edge and equidistant from the center through curvilinear cuts, intersecting with the bore hole with the possibility of forming centering lugs, the minimum width of which is 1.5-50 of their thickness, and the cutout is formed by a circle, radius which is 1.01-1.7 from half the height of the notch

Кроме того, участок выреза, лежгиций напротив посадочного отверсти , может быть образован эллипсом центр которого совпадает с центром выреза, больша ось расположена перпендикул рно радиусу круга, а соотношение длин большой и малой осей составл ет 3:1,In addition, the section of the notch, lying opposite the landing hole, can be formed by an ellipse whose center coincides with the center of the notch, the major axis is perpendicular to the radius of the circle, and the ratio of the lengths of the major and minor axes is 3: 1

На фиг. 1 .схематично показан кру вид сбоку; на фиг . 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - узрл Т на фиг, 1, вариант расположени смежны вырезов; на фиг. 4 то же; на фиг.5 схема центрировани и креплени кру .га. FIG. 1. Circular side view shown schematically; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1; in fig. 3 shows the position of T in Fig. 1, an arrangement of adjacent cuts; in fig. 4 is the same; in Fig. 5, a centering and securing circuit.

Отрезной круг выполнен бескорпусным в виде алмазосодержащего диска 1 с внешней режущей 2, посадочным отверстием 3 и выход щими иа него сквоз-ными вырезами 4, имеющими криволинейные периферийные 5 и боковые 6 контуры. Вьфезы образуют центрирующие выступы 7. Боковые контуры 6 вырезов 4 вып нены криволинейными с радиусом кри . виз ны Р, превышающим половину высо ты Н выреза 4. Цент 8 кривизны бо ковых контуров б расположены внутри площади, вьфезов 4 на концен . ричной с отверстием 3 окружности 9 Рассто ние между центрами 8 боковых контуров 6 соседних вырезов 4 попарно удЬлены друг от друга на рассто ние, равное сумме двух радйусов и ширины выступа по пр мой соедин ющей соседние центры 8.Ширина выступов 4 по названной пр мо йвл етс минимальной и составл ет 1,5-50 толпдан выступов. Вырез 4 может быть выполнен в в де части окружности, радиус которо составл ет 1-,01-1,7 половины высоты Н выреза (см.фиг. 3) . - , Периферийный контур 5 выреза 4 высотой Нможет быть выполнен в виде части эллипса, больша ось которого расположена перпендикул р но радиусу круга, причем соотношение большой «и Малой Ъ осей состав л ет 3:1 (см.фиг. 4).. Диаметр условного посадочного отверсти 3 выбран таким образом, чтойл его наибольший предельный ра мер был менее (на 0,01-0,02 мм) на меньшего предельного размера вала шпиндел , Рассто ние С между центрами 8 бо ковых контуров 6, диаметр окружнос ти 9, со осной с центром круга, радиус R, число вырезов 4 выбраны так, чтобы площадь выступов 7 была меньше площади вырезов 4, количество которых не менее 8,. При предлагаемой форме на контурах б между посадочными пл щадками 10 и област ми, прилегающи ми к периферийному контуру 5 пазов образуютс зоны 11 наименьшего поп речного сечени пазов, причем рассто ни этих зон от посадочных 10 и Ллощадь поперечного сечени дл всех выступов 7 иденти ны. При ширине в)ыступа менее 1,5 его толщины начинает про вл тьс неустойчивость выступа, склонность к деформации в направлении, отличном от осевого. Это отрицательно вли ет на точность центрировани . При ширине выступа более 50 его толщин возрастает усилие, необходимое дл его деформации при установке на шпиндель. При этом зона деформации достригает крайних точек 12 периферийного контура 5 выреза, что снижает прочность круга . Величина радиуса R, составл юща 1,01 половины высоты выреза, выбра из расчета обеспечени гарантирова ного выхода выреза на посадочное отверстие при различных сочетани х размеров отверсти , вьиреза и точностей их изготовлени дл кругов раэ-i личного наружного диаметра в диапазоне 50-100 мм. При величине радиуса, составл ющей более 1,7. половины высоты выреза , минимальное попер ечное сечение выступа становитс йравнимьм по величине с сечением основной части выступа, вследствие чего зона 11 занимает неопределенное положение . Это отрицательно вли ет на точность центрировани . При установке на вал 13 (фиг.3) инструмент посадочными,площадками 10 контуров б контактирует с центpиpsr oщeй цилиндрической поверхностью Всша, при этом контуры б упруго изгибаютс в зоне 11 наименьшего поперечного сечени . Ввиду того, что изгибна деформаци вырезов 4 сосредотачиваетс в зоне 11 их наименьшего поперечного сечени , имеющего малую (1,550 толщин выступов) длину, удаленной от области периферийного контура б (точек 12-), напр жени от изгиба контуров б не передаютс на- крайние от оси вращени круга точки 12 периферийного контура б. При этом, ввиду малых размеров зоны LI деформаций контуров 5, изгибающие усили незначительны, что еще более снижает веро тность перегрузки крайних точек периферийного контура вырезов. С другой стороны, расположение зоны 11 деформации между крайними точками/12 периферийного контура 5 и посадочными площадками 10 вырезов 4 уменьшает длину их деформируемой части.Это в сочетаний с большим количеством выступов (8 и бо-„ лее, что усредн ет механические характеристики их материала) и малыми усили ми, необходимыми дл деформации выступов, увеличивает точность центрировани . В результате незначительной упругой изгибной деформации (с угйсм наклона ) идентичных частей выступов 7 в зоне 11, располо- женной вблизи посадочных площадок Ю, и удаленных от крайних точек 12 i периферийного контура 5 вырезов 4, диаметр условного посадочного отверсти 3 (рассто ние между посадочными площадками 10 в радиальном направлении) увеличиваетс на 0,010 ,02 мм, тем самым обеспечиваетс ылборка зазора и компенсаци отклонени диаметров вала 13 шпиндел от отверсти , т.е. центрирование круга без нарушени целостности материала тонких малопрочных кругов. После центрировани круга производитс его закрепление между фланцами 14 (фиг. 5). Таким образом, центрирующие выступы предназначены только дл центрировани круга при его установке. Удержание круга в работе производитс за счет сил трени по торцовым поверхност м круга,обеспечиваемого фланцевым закреплением.The cutting wheel is made without a body in the form of a diamond-containing disc 1 with an outer cutting 2, a mounting hole 3 and outgoing through through notches 4 having curvilinear peripheral 5 and side 6 contours. The tips form centering protrusions 7. The side contours of the 6 notches 4 are curved with curvature with a Cree radius. visions P exceeding half the height H of notch 4. The center 8 of the curvature of the side contours b are located inside the area, and the last 4 are concentrated. circumference with a hole 3 circles 9 The distance between the centers 8 of the lateral contours 6 adjacent cuts 4 are pairwise separated from each other by a distance equal to the sum of two radius and the width of the protrusion along the direct connecting adjacent centers 8. The width of the protrusions 4 along the called direct head The minimum is between 1.5 and 50 tolpdan protrusions. The notch 4 can be made in a de part of a circle, the radius of which is 1-, 01-1.7 half the height H of the notch (see fig. 3). -, Peripheral contour 5 of notch 4 in height. It can be made as part of an ellipse, the major axis of which is perpendicular to the radius of the circle, and the ratio of the large and Minor b axes is 3: 1 (see fig. 4). Diameter The conditional bore hole 3 was selected in such a way that its largest limiting size was less (by 0.01-0.02 mm) for a smaller spindle shaft size limit, Distance C between centers of 8 side contours 6, diameter of circle 9, with axis with the center of the circle, radius R, number of notches 4 are chosen so that the area of the protrusion 7 was smaller than that of the recesses 4, whose number is not less than 8 ,. With the proposed form, on the contours b between the landing strips 10 and areas adjacent to the peripheral contour 5 of the grooves, zones 11 have the smallest cross-section of the grooves, and the distances of these zones from the landing 10 and the cross-sectional area for all the projections 7 are identical. When the width c) of the protrusion is less than 1.5 times its thickness, the protrusion of the protrusion begins to appear, the tendency to deform in a direction other than the axial one. This adversely affects the accuracy of the centering. When the width of the protrusion more than 50 of its thickness increases the force required to deform it when installed on the spindle. In this case, the deformation zone reaches the extreme points 12 of the peripheral contour 5 of the notch, which reduces the strength of the circle. The radius R, which is 1.01 half the height of the notch, was chosen to provide a guaranteed exit of the notch to the landing hole with various combinations of hole size, diameter and accuracy of their manufacture for individual-50-mm diameter outer diameter . With a radius greater than 1.7. half the height of the notch, the minimum transverse section of the protrusion becomes comparable in size with the cross section of the main part of the protrusion, as a result of which zone 11 occupies an indefinite position. This adversely affects the accuracy of the centering. When mounted on the shaft 13 (Fig. 3), the tool is seated with the pads 10 of the contours b in contact with the center of the cylindrical surface of the Sun, while the contours of the b are elastically bent in the zone 11 of the smallest cross section. Due to the fact that the flexural deformation of the notches 4 is concentrated in the zone 11 of their smallest cross section, having a small (1,550 protrusion thickness) length, remote from the peripheral contour area b (points 12), the stress from the contour b contour is not transmitted from The axis of rotation of the circle of a point 12 of the peripheral contour b. In this case, due to the small size of the LI zone of deformations of the contours 5, the bending forces are insignificant, which further reduces the likelihood of overloading the extreme points of the peripheral contour of the notches. On the other hand, the location of the deformation zone 11 between the extreme points / 12 of the peripheral contour 5 and the landing pads 10 of the notches 4 reduces the length of their deformable part. This is in combination with a large number of projections (8 and more, which averages the mechanical characteristics of their material ) and the small force required to deform the protrusions increases the accuracy of the centering. As a result of a slight elastic bending deformation (with the angle of inclination) of identical parts of the protrusions 7 in zone 11, located near the landing pads Yu, and distant from the extreme points 12 i of the peripheral contour 5 of the notches 4, the diameter of the nominal fit hole 3 pads 10 in the radial direction) is increased by 0.010.02 mm, thereby providing clearance of the gap and compensation for deviations of the diameters of the shaft 13 of the spindle from the hole, i.e. centering the circle without compromising the integrity of the material of thin, low-strength circles. After the wheel is centered, it is fastened between the flanges 14 (Fig. 5). Thus, the centering protrusions are only intended to center the circle when it is installed. The retention of the circle in the work is carried out due to the friction forces on the end surfaces of the circle, provided by flange fastening.

После приведени круга во вращение под действием центробежных сил в материале круга возникает напр жение . Максимальные тангенциал ные напр жени возникают в крайних точ ках 12 периферийных контуров 5 вырезов 4.After the circle is brought into rotation by the action of centrifugal forces, a stress arises in the material of the circle. Maximum tangential stresses arise at the extreme points of 12 peripheral contours of 5 notches 4.

Выполнение контура выреза 4 криволинейным по всему периметру обеспечивает плавность перехода (отношение радиусов кривизны периферийного 5 и боковых 6 контуров составл ет от 8:1 до 1:1) центрирующей (деформируемой ) части контура б к периферийной 5 выреза 4. Это, а также быполнение самого периферийного контура 5 выреза 4 с максимальным ра- диусом (при одном и том же диаметре расположени крайних точек 12 периферийного контура 5), повышает разрушающую частоту вращени , что св зано со снижением концентрации напр жений.The contour of the cutout 4 is curved around the entire perimeter and provides a smooth transition (the ratio of the radii of curvature of the peripheral 5 and lateral 6 contours is from 8: 1 to 1: 1) of the centering (deformable) part of the contour b to the peripheral 5 of the cutout 4. This, as well as the completion the very peripheral contour 5 of the notch 4 with the maximum radius (with the same diameter of the extreme points 12 of the peripheral contour 5), increases the destructive rotational frequency, which is associated with a decrease in the stress concentration.

Кроме того, выполнение периферийного участка по контуру эллипса с соотношением сторон 0( при прочих равных УСЛОВИЯХ, в т.ч. при НгН In addition, the implementation of the peripheral section along the contour of an ellipse with an aspect ratio of 0 (with all other conditions being equal, including when NgN

дополнительно увеличивает разрушающую частоту вращени круга,выполненного полностью из алмазосодержащего проката, на 18-23%,additionally increases the destructive frequency of rotation of a circle made entirely of diamond-containing rolled metal by 18-23%,

.Приме р. Насто щий круг изготовлен и испытан на точность центрировани и разрушающую частоту вргицени . Диаметр круга 56 мм, толщина 0,036 мкм, диаметр посадочного (условного ) отверсти 20 мм, диг1метр крайних точек периферийной части мм, диаметр окружности центров вырезов мм Количество вырезов (выступов) 8, форма периферийной и боковой частей вырезов окружность с R 5 мм..Prime p. The present circle is manufactured and tested for accuracy of centering and frequency-destructing transits. The circle diameter is 56 mm, the thickness is 0.036 μm, the diameter of the fitting (conditional) hole is 20 mm, the diameter of the extreme points of the peripheral part is mm, the diameter of the centers of cutouts is mm The number of cutouts (projections) is 8, the shape of the peripheral and lateral parts of the cutouts is R 5 mm.

Круг изготовлен из ешмазосодержащего проката (зернистость алмазов 10/7, концентраци - 100%) электромагнитной штамповкой на установке УЭМФ. The circle is made of diamond-containing rolled metal (10/7 grit of diamonds, concentration - 100%) by electromagnetic punching on the UEMF unit.

Испытани проводились при использовании шпиндельного узла .установки резки кремниевых пластин ОЧПП 100 м. После установки и закреплени круга производитс контроль радиального биени режущей части дл оценки точности центрировани . Затем производ тс испытани на разрушающую частоту вращени .The tests were carried out with the use of a spindle assembly. Installations of cutting silicon wafer EPRS 100 m. After installing and fixing the circle, the radial runout of the cutting part is monitored to assess the accuracy of the centering. Then, destructive rotational tests are performed.

Сопоставительные данные по предлагаемому инструменту и кругам с шлрезами по ГОСТ 10110-78 приведены в таблице.Comparative data on the proposed tool and circles with shlrezy according to GOST 10110-78 are given in the table.

.Таким образом, радиальное биение (точность центрировани ) при использовании инструмента пре лагаемой конструкции уменьшаетс в среднем в 1,3 раза, а разруш кх а частота вращени - в раза по сравнению с-соответствующими параметрами инструмента известной конструкции .Thus, the radial runout (centering accuracy) when using the tool of the proposed construction is reduced by an average of 1.3 times, and the destruction and rotational speed is reduced in comparison with the corresponding parameters of the tool of known design.

Использование предлагаемого инструмента позвол ет увеличить рабо- . чую частоту .вращени при уменьшенных радиальных биени х режущей кромки , что, в -свою очередь, дает возможность увеличить скорость подачи при обработке на 12-15%, стойкость инструмента на 8-10%, уменьшить величину сколов по кра м рез а на 2-3 мкм.The use of the proposed tool allows to increase the work-. I feel the frequency of rotation with reduced radial beats of the cutting edge, which, in turn, makes it possible to increase the feed rate during processing by 12-15%, tool durability by 8-10%, reduce the amount of chipping along the edge of the cutting tool by 2 -3 microns.

±А Л± A L

-е-e

..

0ttt.l0ttt.l

Claims

1. CUTTING DIAMOND CIRCLE with an external cutting edge and with straight curved cutouts located equidistant from the center, intersecting with the landing hole with the possibility of forming centering protrusions, characterized in that, in order to increase the working capacity of the circle by increasing its strength and centering accuracy, the minimum width the protrusions is 1,550 from the height of the circle, and the cut is formed by a circle whose radius is 1.01-1.7 from half the height of the cut.

2. The diamond wheel according to claim 1, characterized in that the section of the cutout lying opposite the landing hole is formed by an ellipse whose center coincides with the center of the cutout, the major axis is perpendicular to the radius of the circle, and the length ratio is large and minor axis is 3: 1.