CC BY
11
мкм
К
шах
2,5
X 1 У 1
\ \ у' \ \ \ 2
3
1л
X/
. 3
Л —
О
6 дв. ход 9
2,5
О
6 дв. ход 9
П
в
п
в
а
•I
Рис. 4. Изменение наибольшей высоты неровностей профиля #1пах шлифованной поверхности в зависимости от числа двойных ходов выхаживания пв \ остальные условия см. в подписи к рис. 2 Ч
•ч
Таким образом, реализация ускоренного выхаживания сокращает длительность цикла шлифования, необходимую для достижения заданных значений высотных параметров микронеровности шлифованной поверхности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Худобин Л. В., Псигин Ю. В, Мукин А. А. Эффективность применения устройств для микроподачи заготовок // Машиностроитель. 1996. № 2. С. 28 - 29.
2. Псигин Ю. В., Армер А. И., Власов О. А. Шероховатость поверхностей, шлифованных с применением устройства для микроподачи заготовок непрерывного действия // Вестник УлГТУ. Серия «Машиностроение». 2000. № 4. С. 61 -64.
Псигин Юрий Витальевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ\ окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет публикации в области технологии шлифования.
Армер Аркадий Игоревич, аспирант той эюе кафедры, окончил Ульяновский государственный технический университет. Работает над созданием устройств для микроподачи заготовок.
Бибкип Виктор Владимировичу магистрант той же кафедры.
УДК 621.315.592
_ & /
О. Г. КРУ ПЕННИКОВ, А. Е. ДОРМУШЕВ
ПРИМЕНЕНИЕ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИ РАЗРЕЗАНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛМАЗНЫМИ ОТРЕЗНЫМИ КРУГАМИ
Приведены результаты экспериментального исследования влияния состава и способа подачи смазочно-охлаждающих технологических средств на эффективность разрезают заготовок из полупроводниковых материалов алмазными отрезными кругами.
В настоящее время заготовки из полупроводниковых материалов разрезают, как правило, алмазными отрезными кругами с внутренней режущей кромкой (АКВР) с применением смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), в качестве которых обычно используют проточную воду или (0,5 - 2,0) % -ные водомасляные эмульсии [1]. В процессе резания СОТС загрязняются продуктами обработки, в связи с этим возникают проблемы с очисткой жидкости и утилизацией отходов.
Авторы провели экспериментальные исследования эффективности раз-
• •
резания полупроводниковых монокристаллов с использованием в качестве СОТС сжатого воздуха и аэрозолей.
Эксперименты проводили на станке «Алмаз-бМ», разрезая монокристаллический кремний диаметром 76 мм марки ЭКЭС-0,01-11 бк! ГОСТ 19658-81 на пластины толщиной 0,8 мм. Слитки разрезали кругом АКВР АС6 50/40 422x152x0,32 мм, окружная скорость которого составляла Ук = 18 м/с при врезной подаче 8вр = 20 мм/мин.
Для подачи сжатого воздуха (Р = 0,4 МПа) использовали компрессор СО-7А. Аэрозоль получали, используя компрессор и установку для распыления жидкостей УР-3 [2].
Сжатый воздух (аэрозоль) подавали на режущую кромку вне или перед зоной резания (рис. 1). В третьей серии экспериментов, кроме подачи аэрозоля перед зоной резания, поверхность отрезного круга 1 подвергалась дополнительной очистке поролоновыми губками 3, закреплёнными на кожухе АКВР после зоны резания.
При этом расходом аэрозоля варьировали от 0,2 до 0,8 дм3/ч.
В качестве базы для сравнения разрезали кремниевый слиток на пластины, подавая до и после зоны резания (0,5 - 2,0)% -ную полусинтетическую смазочно-охлаждающую жидкость Аквол-11 с расходом 2 дм3/мин [3].
Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 - круг АКВР; 2 - слиток; 3 - губки для очистки круга; 4 - устройство для подачи СОТС перед зоной резания; 5 - сопло для подачи
СОТС вне зоны резания
•
Установлено, что при разрезании кремниевого слитка с подачей вне зо-
А. •
ны резания сжатого воздуха (через сопло 5 на рис. 1) пластины ломались до завершения процесса разрезания. Среднее арифметическое отклонение про-- филя поверхностей уцелевших фрагментов пластин Яа = 0,99 мкм. При этом наблюдались следы резания, сколы и вырывы различной величины (рис. 2). Причиной появления таких дефектов является плохой отвод тепла и недостаточная очистка режущей кромки в процессе резания. Так как разрезание производилось всухую, то происходил локальный нагрев отрезаемой пластины в зоне контакта алмазных зерен с материалом заготовки и утолщение режущей кромки из-за её засаливания продуктами обработки. В результате этого пла-стина растрескивалась по дугам контакта, а с её поверхности вырывались отдельные частицы.
При разрезании с подачей сжатого воздуха перед зоной резания (через устройство 4 на рис. 1) шероховатость поверхностей пластин несколько улучшилась (Ка = 0,86 мкм) благодаря более эффективной очистке и отводу тепла от режущей кромки. Однако теплоотвод всё ещё оставался недостаточным и пластины ломались.
1
Рис. 2. Вид пластины, отрезанной с подачей сжатого воздуха на режущую кромку АКВР: 1 - сколы; 2 - вырывы; 3 - следы резания
Таким образом, применение на операции разрезания полупроводниковых слитков кругами АКВР в качестве СОТС сжатого воздуха негативно влияет на качество отрезаемых пластин и состояние режущей кромки отрезного круга.
При разрезании с подачей аэрозоля на режущую кромку круга АКВР вне зоны резания (через сопло 5 на рис, 1) шероховатость поверхности пластин уменьшилась по параметру Яа в 1,3 раза по сравнению с пластинами, отрезанными при использовании сжатого воздуха. Повышению качества пластин способствовало улучшение условий охлаждения, так как аэрозоль имел температуру (5 - 7) °С и интенсифицировал отвод тепла от режущей кромки. В то же время из-за подачи аэрозольной струи вдоль плоскости круга режущая кромка АКВР очищалась недостаточно. Шлам «размазывался» по корпусу круга и попадал в зону обработки, поэтому на отрезанных пластинах (рис. 3, г) наблюдалась неравномерность качества поверхности (чередова-
9 »
ние «нормально отрезанных» участков с полосами от воздействия шлама).
Более эффективной является подача струи аэрозоля по обе стороны режущей кромки перпендикулярно её поверхности (с помощью устройства 4 на рис. 1). Пластины, отрезанные по этой схеме, имели шероховатость поверхности Яа = (0,4 - 0,68) мкм. При этом в зависимости от расхода воды качество поверхности пластин изменялось. Так, при разрезании с аэрозолем и расходом воды 0,8 дм7ч пластины имели однородную шероховатость поверхности Яа = 0.4 мкм (рис. 3, а). При уменьшении расхода воды до (0,4 - 0,6) дм3/ч в верхней части пластины появлялась область с пониженной шероховатостью Да = (0,18 - 0,27) мкм (рис. 3, б, в).
а б в г
Рис. 3. Вид пластин после разрезания с использованием аэрозоля: а, б, в, г - расход воды соответственно 0,8; 0,6; 0,4; 0,2 дм3/ч; 1 - следы резания; 2 - зона пониженной шероховатости; 3 - поверхность пластины
В процессе обработки в месте входа режущей кромки в зону резания образовывался нарост из шлама. По мере прорезания частицы шлама увлека-лись корпусом отрезного круга и, попадая в зазор между слитком и отрезаемой пластиной, подшлифовывали последнюю.
При дальнейшем снижении расхода воды до 0,2 дм*/ч качество поверхности пластины ухудшилось (см. рис. 3, г). Из-за недостаточной очистки и
неэффективного охлаждения режущей кромки на пластине появились полосы от воздействия шлама, чередующиеся со следами резания. В результате этого параметр шероховатости Яа увеличился до 0,68 мкм.
При разрезании монокристалла с подачей аэрозоля и дополнительной очисткой корпуса отрезного круга поверхность пластин стала равномерной, а шероховатость уменьшилась до Яа = 0,35 мкм.
Как следует из рис. 4, применение в качестве СОТС аэрозоля позволяет получить заготовки, соответствующие по параметру Яа пластинам, отрезанным по базовому варианту.
Рис. 4. Зависимость шероховатости поверхности отрезанных пластин от применяемого СОТС и способа его подачи: 1 - подача СОЖ поливом до и после зоны резания (базовый вариант); 2, 3 - подача сжатого воздуха на режущую кромку соответственно вне и перед зоной резания; 4, 5 - подача аэрозоля на режущую кромку соответственно вне и перед зоной резания; б - подача аэрозоля перед зоной резания и очистка круга губками после зоны резания
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Запорожский В. П., Лапшинов Б. А. Обработка полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа, 1988. 184 с.
2. Клушин М. И., Тихонов В. М., Троицкая Д. Н. Охлаждение и смазка распыленными жидкостями при резании металлов. Горький: Волго-Вятское книжное издательство, 1966. 124 с.
3. ГОСТ 26004-83. Круги алмазные отрезные с внутренней режущей кромкой. Технические условия:. М.: Министерство станкостроит. и инструм. пром-ти, 1984. 10 с.
Способы подаии и вид СОТС
Крупенников Олег Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Работает над совершенствованием технологии механической обработки заготовок из полупроводниковых и диэлектрических материалов.
. _ I г . ^
Дормушев Антон Емилевич, аспирант той о/се кафедры, окончил УлГТУ. Занимается вопросами повышения эффективности операции разрезания заготовок из неметамических материалов на пластины.
/
УДК 621.922.079 (088.8)
4
Г. Р. МУСЛИНА, Ю. М. ПРАВИКОВ
ТОРЦОВЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ШЛИФОВАЛЬНЫЕ КРУГИ ДЛЯ ПОЭТАПНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В МЕЛКОСЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Представлены конструкции торцовых комбинированных итифовалъных кругов для по-этапной обработки плоских поверхностей заготовок в условиях мелкосерийного производства. Даны рекомендации по использованию этих кругов в зависимости от требований к качеству обработанных деталей.
г •
На кафедре «Технология машиностроения» УлГТУ разработана гамма конструкций комбинированных шлифовальных кругов (КШК), позволяющих выполнить в одну операцию последовательное (поэтапное) предварительное и окончательное шлифование заготовок высокоточных деталей машин и приборов периферией круга [1]. При шлифовании такими кругами основная часть припуска удаляется крупнозернистыми (КЗ) абразивными слоями, неподвижно закреплёнными на корпусе круга, оставшаяся часть припуска - мелкозернистыми (МЗ) абразивными слоями, закреплёнными на вставках, имеющих возможность радиального перемещения.
Разработанные конструкции имеют различные механизмы радиального перемещения подвижных вставок (клиновой, инерционной, магнитострикцй-онный, тепловой, термобиметаллический, пневматический и др.), обусловливающие технологические возможности КШК при круглом наружном или
' 1«
плоском (периферией круга) шлифовании.
Для высокопроизводительного шлифования плоских поверхностей де-
«
талей, а также заточки режущего инструмента в промышленности нашли широкое применение торцовые абразивные круги, в числе которых торцовые КШК для поэтапной обработки заготовок. Представляется возможным принципиальное использование большинства из названных выше механизмов для перемещения в осевом направлении деталей торцовых КШК, несущих МЗ абразивные слои. Достаточно простую конструкцию и широкие технологиче-
