SU1206067A1

SU1206067A1 - Инструмент дл гидродинамической обработки плоских деталей

Info

Publication number: SU1206067A1
Application number: SU843712554A
Authority: SU
Inventors: Владимир Петрович Жалнин; Юрий Иванович Нестеров; Константин Федорович Скворцов; Леонид Серафимович Гарба; Лев Николаевич Михайлов
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт "Сапфир"; МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1986-01-23

Description

2.Инструмент по п. 1, отличающийс тем, что пр мые и обратные скосы имеют посто нную ширину в направлении от центра диска к его периферии, а между ними вьшолне- ны радиальные канавки.

3.Инструмент по п. 1, отличающийс тем, что пр мые и обратные скосы имеют переменную ширину .

4.Инструмент по пп. 1-3, отличающийс тем, что отношение углов наклона пр мых и обратных скосов лежит в пределах 0,025-40.

5.Инструмент по п. 1,отличаю щ и и с тем, что ширина пр мого и обратного скосов и плоского участка наход тс в зависимости

1

Изобретение относитс к финишной прецизионной обработке плоских деталей , например, из полупроводниковых монокристаллов и может найти широкое применение при обработке полупроводниковых пластин большого диаметра дл интегральных микросхем.

Целью изобретени вл етс повышение производительности и качества обработки путем увеличени скорости течени абразивной суспе;нзии в зазоре между инструментом и обрабатываемой деталью.

На фиг. 1 показан инструмент со скосами посто нной ширины, вид сверху; на фиг. 2 - инструмент со скосами переменной ширины, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, с плоскими скосами; на фиг. 4 - то же, с криволинейными скосами; на фиг. 5 - перепад давлений в клинь х, образуемых пр мым и обратным скосами .

Инструмент представл ет собой диск 1, на торцовой поверхности которого вьшолнены пр мые 2 и обратные 3 скосы образующие V-образные. желобки 4, а между скосами - плоские участки 5. На дне желоба могут быть вьшолнены радиальные канавки 6, например полукруглые.

Как видно из фиг. 5, в области I возникает давление выше, чем в окруп 1 л b , cos oi, + Ь 2 cos 01-2 , -В - - Ь

где Ь, - ширина пр мого скосаj bj - Еирина обратного скоса; В - ширина сектора, включающа ширину скосов и плоского участка;

0) - угол наклона пр мого скоса;

угол наклона обратного скоса,

6.Инструмент по п. 1, отличающийс тем, что отношение ширины пр мого и обратного скосов находитс в пределах 0,03-80.

7.Инструмент по пп. 1-6, отлчающийс тем, что скосы выполнены криволинейными.

жающей среде, а в области II давление меньше, чем в окружающей среде. За счет разрежени , получаемого в области И, суммарный перепад давлени

значительно вьш1е, чем в прототипе, а следовательно, возрастает скорость движени абразивной суспензии в зазоре и соответственно производительность обработки.

В случае, когда углова скорость вращени детали больше угловой скорости вращени инструмента, ширина пр мыхи обратных скосов должна увеличиватьс в направлении от центра инструмента к его периферии, чтобы не изменилось гидродинамическое давление в жидкостном клине и съем материала бьл равномерным.

В случае, когда угловые скорости вращени детали и инструмента одинаковы , пр мые и обратные скосы следует изготавливать посто нной ширины. А в случае,, когда углова скорость

вращени детали меньше угловой ско- pocTfi вращени инструмента, ширина пр мых и обратных скосов должна ;уменьшатьс в направлении периферии инструмента. Благодар этому компенсируетс изменение давлени в жидкостном клине за счет возрастани относительной скорости в направлении периферии.

Между пр мыми и обратньп-ш скосами инструмента вьшолнены радиальные канавки глубиной 2-3 мм, например полукруглой формы. Они предназначены дл улучшени подвода абразивной суспензии к пр мым и обратным скосам и отвода суспензии от них. Так как накавки выполнены в радиальном направлении, то циркул ци суспензии осуществл етс очень активно под воз действием центробежной силы, что положительно сказьтаетс на скорости съема материала и качестве обрабатываемой поверхности.

Отношение углов пр мого и обратного скоса лежит в пределах 0,025-40. Минимальный целесообразный тангенс угла наклона скоса может быть 0,007, а максимальньй угол наклона скоса может быть 15°. Угол наклона пр мого скоса может быть меньше или. больше угла наклона обратного скоса. Это зависит от конкретного выбора профил инструмента. А отношение этих углов лежит в указанных пределах. Плоский участок в инструменте служит дл воспри ти давлени детали на инструмент , когда относительное движе ние детали и инструмента равно нулю, так как в этом случае гидродинамическое давление равно нулю и деталь ложитс на инструмент. Это соответствует режимам пуска и остановки. Ширина плоского участка и скосов наход тс В следующей зависимости:

0,1 i

где, b.

b) cos ос + b

В

1,

В

ширина пр мого скоса; ширина обратного скоса; ширина сектора, включающа скосов и плоского

40

ширину участка;

e l - угол наклона пр мого скоса;45 od - угол наклона обратного скоса .

Отношение ширины пр мого скоса и ширины обратного скоса лежит в пределах 0,03-80.50

При уменьшении данного отношени менее 0,03 происходит существенное уменьшение несущей способности инструмента , в результате чего обрабатывает ма деталь может соприкасатьс с ра- 55 бочей поверхностью инструмента. Это приводит к ухудшению качества обраба- тьшаемой поверхности или повреждению

to

15

20

25

30

35

40

45 50

55

детали, а также преждевременному износу инструмента.

При увеличении данного отношени больше 80, значительно возрастает несуща способность инструмента, что приводит к увеличению зазора между обрабатьшаемой поверхностью детали и плоским участком инструмента. В результате этого существенно ухудшаетс плоскостность обрабатьшаемой детали.

Как видно из фиг. 5, переход от плоского пр мого и обратного ckoca к горизонтальному плоскому участку вл етс резким. При скорост х относительного движени инструмента и детали до 150 м/мин и углах наклона скосов до 10 такой резкий переход не оказывает существенного вли ни на течение жидкой суспензии в зазоре , что подтверждаетс экспериментальной проверкой. Однако при более ВЫСОЮ1Х скорост х и бoльшIix углах наклона скосов, на упом нутых резких переходах возникают завихрени , при- вод щ11е к снижению производительности процесса обработки и ухудшению качества поверхности обрабатываемой детали. Поэтому при высоких скорост х относительного движени детали и инструмента и обратные скосы следует выполн ть криволинейными, например по логарифмической образующей с плавным переходом в плоский горизонтальный участок.

Инструмент работает.следующим образом .

До начала обработки включают авто- номньм привод инструмента. Инструмент при этом должен находитьс в объеме суспензии. К вращающемус в объеме суспензии инструменту плавно подвод т обрабатываемую деталь, котора может совершать сложное плоскопараллельное движение. При подводе плоской детали к инструменту между пр мыми и обратными скосами и плоскостью детали образуетс жидкостные клинь . За счет перепада давлени в этих клинь х в зазоре между деталью и плоским горизонтальным участком инструмента интенсивно течет поток суспензии, содержащий абразивные : частички. При столкновении их с поверхностью детали осуществл етс удаление необходимого припуска.

Инструмент был испытан при обработке кремневых пластин марки КДБ 7, 5, ориентаци l I Г диаметром 76мм.

Обработка осуществл лась в объеме суспензии следующего состава,вес.%: двуокись кремни А&росил А-175 - 2; едкое кали - 0,25; глицерин - 12; перекись водорода - 2,5; деионизован на вода - остальное. Скорость относительного движени 2 м/с. Зазор составил 3 10 м. Обработка проводилась трем инструментами.

Параметры первого инструмента: oi, 0,5°; 20 ; Ь,3.10 м; bj МО- м.

Параметры второго инструмента: 0. 15°; «2 0,375 ;Ь,1ЧО м; 4

S

10 м.

Параметры третьего инструмента: 15°; сбг 0; Ь, 1

Ъ О ( инструмент дл сравнени ).

Дл первого инструмента 6f, 0,025; В 39,4.. 10- м, (Ь, cos Л, + 0,1. Скорость съема составила 3 Дл второго 40; В 13,8

м/с.

инструмента 10 м.

(Ь ц cos «;, +

скорость съе

+ Ь cos ctj )/В 0,99.

Скорость съема составила 2,2х .

Дл инструмента ма составила 1,7

Причем при обработке первым и вторым инструментами на поверхности пластин наблюдалось меньшее количество следов воздействи абразивных зерен двуокиси кремни .

№ 3 10 м/с.

Фие.2

г/г.4

iTДеталь

WE5

LfffcmpyMeHrrt

Claims

1. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ, выполненный в виде диска с радиально расположенными плоскими участками на его торцовой поверхности и с прямыми скосами, выполненными под острым углом к поверхности диска с одной стороны плоских участков, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, с противоположной стороны плоских участков дополнительно выполнены обратные скосы под острым углом к торцовой поверхности.

Фиг.1

SU ,.,,1206067

2. Инструмент по π. 1, отличающийся тем, что прямые и обратные скосы имеют постоянную ширину в направлении от центра диска к его периферии, а между ними выполнены радиальные канавки.

3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что прямые и обратные скосы имеют переменную ширину.

4. Инструмент по пп. 1-3, отличающийся тем, что отношение углов наклона прямых и обратных скосов лежит в пределах 0,025-40.

5. Инструмент поп. ^отличающийся тем, что ширина прямого и обратного скосов и плоского участка находятся в зависимости

0,1 έ где Ь₍ ^Ь2

В b 1 cos oU + b₇ cos ol-г

В ^<

- ширина прямого скоса;

- ширина обратного скоса;

- ширина сектора, включаю- щая ширину скосов и плос кого участка;

- угол наклона прямого скоса;

<Х-2 - угол наклона обратного скоса.

6. Инструмент поп. 1, отличающийся тем, что отношение ширины прямого и обратного скосов находится в пределах 0,03-80.

7. Инструмент по пп. 1-6, отличающийся тем, что скосы выполнены криволинейными.