專利名稱：硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控磨床，尤其涉及一種主要用于磨制硅棒端部的圓 柱體或圓錐體的數(shù)控磨床，也可適用于磨制其它材質(zhì)的棒體。
背景技術(shù)：
在目前國內(nèi)的多晶硅或單晶硅行業(yè)生產(chǎn)廠家中，均需將拉制出來的多/單晶 硅芯棒端部磨制成同心度極高的圓柱體或圓錐體，以滿足多/單晶硅芯棒轉(zhuǎn)爐后 生長通過大電流時(shí)接觸良好的苛刻工藝條件。但目前國內(nèi)的多/單晶硅行業(yè)生產(chǎn) 廠家中，全部采用在一般砂輪機(jī)上或磨圓機(jī)上手工磨制硅棒的端部圓柱體及圓 錐體，手工磨制不僅加工時(shí)間長，導(dǎo)致工作效率低，并且致使被磨制的硅棒表 面凹凸不平，磨出的圓柱體直徑公差一般均在土0.2—0.4mm(磨制長度100mm)， 甚至磨成橢圓、或出現(xiàn)圓柱體呈錐體狀及錐體錐度比(1: 33/長度70mm)嚴(yán) 重超差，不能標(biāo)準(zhǔn)化且誤差較大，最大錐度誤差可達(dá)20—30%，導(dǎo)致在通過大 電流的生產(chǎn)工藝條件下由于工作面接觸不良極易出現(xiàn)局部燒蝕或燒斷并撞擊其 它硅棒，造成成批倒棒的連鎖反應(yīng)工藝事故，即造成很大的經(jīng)濟(jì)損失又造成生 產(chǎn)工期的延誤，使企業(yè)的生產(chǎn)成本大幅上升。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有硅棒及其它材質(zhì)的棒體在端部磨制圓柱體 或圓錐體存在的上述問題，提供一種硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床。本實(shí)用新型為 全自動(dòng)磨削，增加了可控性和標(biāo)準(zhǔn)化，不僅可適用于硅棒圓柱體或圓錐體的磨 制，而且還可適用于其它材質(zhì)的棒體錐度或外圓磨制，且誤差小，精度極高， 磨制后的表面粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手工磨制。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下
一種硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，包括機(jī)架和數(shù)控箱，其特征在于還包括 由數(shù)控箱控制作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺，所述機(jī)架上設(shè)置有用于放置工件的放置架 和由數(shù)控箱控制帶動(dòng)放置架上的工件做同心圓旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置，工作臺上設(shè)置 有至少一個(gè)由數(shù)控箱控制與工件待磨削端配合的砂輪。
所述傳動(dòng)裝置包括由數(shù)控箱控制設(shè)置在傳動(dòng)箱內(nèi)的傳動(dòng)電機(jī)、由傳動(dòng)電機(jī) 帶動(dòng)設(shè)置在軸承座上的同步旋轉(zhuǎn)軸、與同步旋轉(zhuǎn)軸配合用于固定穿過同步旋轉(zhuǎn)軸的待磨削工件的緊固環(huán)，所述傳動(dòng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)帶帶動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)軸和待磨削工 件做同心圓旋轉(zhuǎn)。
所述緊固環(huán)為兩個(gè)，分別與同步旋轉(zhuǎn)軸兩端配合固定工件。
所述工作臺包括底座、在底座上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)座和由數(shù)控箱控制帶動(dòng)移 動(dòng)座往復(fù)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控電機(jī)。
所述底座上設(shè)置有滑軌，移動(dòng)座滑動(dòng)設(shè)置在滑軌上，數(shù)控電機(jī)由絲桿機(jī)構(gòu) 帶動(dòng)移動(dòng)座在滑軌上移動(dòng)。
所述絲桿機(jī)構(gòu)包括與數(shù)控電機(jī)輸出軸連接的聯(lián)軸器和一端與聯(lián)軸器連接另 一端與滾珠絲桿軸承座連接的滾珠絲桿，滾珠絲桿上的滾珠絲桿螺母與移動(dòng)座 連接。
所述移動(dòng)座上設(shè)置有由數(shù)控箱控制帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪電機(jī)，砂輪電機(jī)經(jīng) 傳動(dòng)帶帶動(dòng)設(shè)置在砂輪軸承座上的砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述砂輪為相互平行安裝的兩個(gè)，呈空心圓柱體或圓錐體狀，二個(gè)砂輪外 圓表面相互間距小于工件直徑，砂輪電機(jī)經(jīng)砂輪倒向軸帶動(dòng)兩個(gè)砂輪相向運(yùn)動(dòng)。
所述放置架為三個(gè)，在機(jī)架上等間距設(shè)置。
所述工作臺上還設(shè)置有與冷卻水通道連通的噴嘴，噴嘴的噴口指向工件的 待磨削端。
采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于
一、 本實(shí)用新型采用全自動(dòng)磨削，變?nèi)止げ僮髂ハ鳛槿詣?dòng)磨削，使硅 棒等工件端部的圓柱體或圓錐體外圓加工由人工的任意性操作變?yōu)橹悄芑绦?化操作，極大的增加了可控性和標(biāo)準(zhǔn)化，且加工時(shí)間大為縮減。
二、 本實(shí)用新型中的砂輪呈空心圓柱體或圓錐體狀，也可根據(jù)實(shí)際需要改 變砂輪的形狀，通過改變砂輪的外觀形狀及規(guī)格，可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求將
2.5—2.8米長的硅棒等工件端部磨制出任意的外形和規(guī)格尺寸，這是手工操作
遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)的。 .
三、 本實(shí)用新型與手工磨制圓柱體精度相比，手工磨削時(shí)，磨出的圓柱體
直徑公差一般均在土0.2—0.4mm以上(磨制長度100mm)，甚至出現(xiàn)橢圓，而本 實(shí)用新型磨削后的圓柱體直徑公差均在土0.01—0.02mm,精度是手工磨制的 20~40倍，圓柱度更是前者的40倍以上。
四、 本實(shí)用新型與手工磨制圓錐體精度相比，人工磨制圓錐體時(shí)，錐度比 1: 33，長度70mm，錐度比完全由操作人員目測完成，完全無法保證1: 33/ 長70mm的錐度比，最大錐度誤差可達(dá)20—30%，而采用本實(shí)用新型磨制同樣 規(guī)格的硅棒等工件時(shí)，錐度比誤差僅為±0.5—0.7%，是手工操作磨制精度的40 倍以上。五、 本實(shí)用新型與手工磨制后的粗糙度相比，手工磨制時(shí)，硅棒等工件的 表面粗糙度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)最大粗糙度值Ra 25mn以上，已無法用 Ra值標(biāo)準(zhǔn)判斷，而采用本實(shí)用新型磨制的硅棒表面粗糙度則可達(dá)到Ra 1.6um—0.8um，表面粗糙度是手工磨制的IOO倍以上。
六、 本實(shí)用新型與手工磨制的成本影響相比，由于手工磨制硅棒表面的凹 凸不平，在極大的電流通過時(shí)(生產(chǎn)工藝所要求)與上夾套嚴(yán)重接觸不良(不是 面接觸，而是線接觸或點(diǎn)接觸)，極易造成硅棒表面燒蝕甚至燒斷、在爐內(nèi)倒棒 并將爐內(nèi)其余硅棒撞斷，造成工藝事故。從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，使企業(yè)的 生產(chǎn)成本及生產(chǎn)周期大大的上升和拖后，影響整個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃的安排。而本實(shí)用 新型磨制出來的硅棒端部圓柱體或圓錐體，由于精度極高、錐度比準(zhǔn)確、與上 夾套的接觸面可達(dá)95%以上，完全可以從根本上解決爐內(nèi)倒棒工藝事故的發(fā)生， 從而可使企業(yè)大大降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期，可完全按照計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)安 排。
七、 本實(shí)用新型中采用砂輪為相互平行安裝的兩個(gè)，砂輪電機(jī)經(jīng)砂輪倒向 軸帶動(dòng)兩個(gè)砂輪相向運(yùn)動(dòng)，不僅提高了工作效率，并且磨制效果極佳。
八、 本實(shí)用新型緊固環(huán)為兩個(gè)，分別與同步旋轉(zhuǎn)軸兩端配合固定工件，并 且放置架為等間距設(shè)置的三個(gè)，提高了硅棒等工作在同心圓旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定 性。


圖1為本實(shí)用新型主視結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本實(shí)用新型俯視結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本實(shí)用新型工作臺結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本實(shí)用新型傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖5為本實(shí)用新型砂輪電機(jī)帶動(dòng)砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中標(biāo)記為1、機(jī)架，2、數(shù)控箱，3、工作臺，4、放置架，5、砂輪，6、 傳動(dòng)箱，7、傳動(dòng)電機(jī)，8、軸承座，9、同步旋轉(zhuǎn)軸，10、緊固環(huán)，11、底座， 12、移動(dòng)座，13、數(shù)控電機(jī)，14、滑軌，15、聯(lián)軸器，16、滾珠絲桿軸承座， 17、滾珠絲桿，18、滾珠絲桿螺母，19、砂輪電機(jī)，20、砂輪軸承座，21、噴 嘴，22、砂輪倒向軸，23、潤滑油泵，24、硅棒。
具體實(shí)施方式
一種硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，包括機(jī)架1和數(shù)控箱2，還包括由數(shù)控箱2 控制作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺3，在機(jī)架1上設(shè)置有用于放置工件的放置架4和由數(shù)控箱2控制帶動(dòng)放置架4上的工件做同心圓旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置，其中，放置架 4為三個(gè)，在機(jī)架1上等間距設(shè)置。在工作臺3上設(shè)置有至少一個(gè)由數(shù)控箱2 控制與工件待磨削端配合的砂輪5。
本實(shí)用新型中，傳動(dòng)裝置包括由數(shù)控箱2控制設(shè)置在傳動(dòng)箱6內(nèi)的傳動(dòng)電 機(jī)7、由傳動(dòng)電機(jī)7帶動(dòng)設(shè)置在軸承座8上的同步旋轉(zhuǎn)軸9、與同步旋轉(zhuǎn)軸9 配合用于固定穿過同步旋轉(zhuǎn)軸9的待磨削工件的緊固環(huán)10，傳動(dòng)電機(jī)7經(jīng)傳動(dòng) 帶帶動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)軸9和待磨削工件做同心圓旋轉(zhuǎn)。其中，緊固環(huán)10為兩個(gè)，分 別與同步旋轉(zhuǎn)軸9兩端配合固定工件。
工作臺3包括底座11、在底座11上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)座12和由數(shù)控箱2控 制帶動(dòng)移動(dòng)座12往復(fù)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控電機(jī)13。在底座11上設(shè)置有滑軌14，移動(dòng)座 12滑動(dòng)設(shè)置在滑軌14上，數(shù)控電機(jī)13由絲桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)移動(dòng)座12在滑軌14上 移動(dòng)?；?，絲桿機(jī)構(gòu)包括與數(shù)控電機(jī)13輸出軸連接的聯(lián)軸器15和一端與聯(lián) 軸器15連接另一端與滾珠絲桿軸承座16連接的滾珠絲桿17，滾珠絲桿17上 的滾珠絲桿螺母18與移動(dòng)座12連接。在移動(dòng)座12上設(shè)置有由數(shù)控箱2控制帶 動(dòng)砂輪5轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪電機(jī)19，砂輪電機(jī)19經(jīng)傳動(dòng)帶帶動(dòng)設(shè)置在砂輪軸承座20 上的砂輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺3上還設(shè)置有與冷卻水通道連通的噴嘴21,噴嘴21 的噴口指向工件的待磨削端。
另外，本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例為砂輪5為相互平行安裝的兩個(gè)，砂輪 5呈空心圓柱體或圓錐體狀，二個(gè)砂輪外圓表面相互間距小于工件直徑，砂輪 電機(jī)19經(jīng)砂輪倒向軸22帶動(dòng)兩個(gè)砂輪相向運(yùn)動(dòng)。
以下以磨制硅棒為例，對本實(shí)用新型作展開說明
本實(shí)用新型由床身、工作臺、硅棒旋轉(zhuǎn)機(jī)架、數(shù)控箱、數(shù)控箱支架、硅棒 傳動(dòng)箱、彈簧夾頭緊固環(huán)、油泵、電控箱、及工作照明燈、工作警示燈等主要
附件組成。
床身上部為工作臺及工作警示燈和工作照明燈，床身后部為潤滑油泵23, 床身內(nèi)部為電控箱，底部為水平調(diào)節(jié)腳。數(shù)控箱2安裝在數(shù)控箱支架上，可180 度旋轉(zhuǎn)，數(shù)控箱支架由螺栓定位在床身上。數(shù)控箱2后部的全部信號線通過數(shù) 控箱支架內(nèi)部進(jìn)入電控箱內(nèi)部，對數(shù)控電機(jī)13、砂輪電機(jī)19和傳動(dòng)電機(jī)7進(jìn) 行控制分配。
其中，硅棒24—端穿過彈簧夾頭緊固環(huán)10、同步旋轉(zhuǎn)軸9，通過兩個(gè)彈簧
夾頭緊固環(huán)固定，傳動(dòng)電機(jī)7動(dòng)力由皮帶傳動(dòng)至同步旋轉(zhuǎn)軸9，同步旋轉(zhuǎn)軸9 帶動(dòng)兩個(gè)彈簧夾頭緊固環(huán)與待加工硅棒24做自身同心圓旋轉(zhuǎn)。
兩個(gè)砂輪為空心圓柱體或圓錐體水平橫向、軸線相互平行安裝。將硅棒24 定位在二只砂輪軸線中間部位，二只砂輪外圓表面相互間距小于硅棒直徑。加工時(shí)二只砂輪外圓表面同時(shí)對硅棒24外圓表面進(jìn)行磨削。
數(shù)控箱2通過按圖紙要求編制完成的程序，控制數(shù)控電機(jī)13的旋轉(zhuǎn)。數(shù)控 電機(jī)13與滾珠絲桿17連接，滾珠絲桿螺母18帶動(dòng)移動(dòng)座12做快進(jìn)、慢進(jìn)、 快退等不同速度的運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)座12上的砂輪電機(jī)19又通過皮帶帶動(dòng)雙砂輪同 時(shí)做高速旋轉(zhuǎn)，對硅棒24外圓表面進(jìn)行磨削。
本實(shí)用新型的工作原理及過程如下
將準(zhǔn)備磨制的硅棒24從右至左穿過二個(gè)彈簧夾頭緊固環(huán)10和同步旋轉(zhuǎn)軸 9，待磨削端留出需要磨削的長度部分，用手?jǐn)Q緊快裝彈簧夾頭緊固環(huán)10，將 硅棒24與同步旋轉(zhuǎn)軸9固定在一起，以硅棒24不松動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)，將延長部分放 入三個(gè)硅棒放置架4內(nèi)。再將數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行程序在數(shù)控箱2上按圖紙要求完 成程序的編制。再在數(shù)控箱2上啟動(dòng)砂輪電機(jī)19，使砂輪5旋轉(zhuǎn)。再在數(shù)控箱 2上啟動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)7，由傳動(dòng)電機(jī)7帶動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)軸9，從而帶動(dòng)硅棒24繞自 身作同心圓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然后打開冷卻水開關(guān)，使水直接噴至硅棒24被磨削部位 表面進(jìn)行冷卻。按下數(shù)控箱2上的"啟動(dòng)"按鈕后，床身內(nèi)工作臺3上部的砂輪 5由數(shù)控電機(jī)13控制按所編制程序?qū)璋?4的外圓表面進(jìn)行快進(jìn)、慢進(jìn)磨削。 完成后，砂輪5隨工作臺3自動(dòng)快速退回到準(zhǔn)備位置。最后取出磨削好的硅棒 24，插入下一根。重復(fù)上述動(dòng)作，即可循環(huán)加工。
以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)就 能夠聯(lián)想到的技術(shù)特征，還可以做出若干變型和改進(jìn)，這些變化顯然都應(yīng)視為 等同特征，仍屬于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，包括機(jī)架(1)和數(shù)控箱(2)，其特征在于還包括由數(shù)控箱(2)控制作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺(3)，所述機(jī)架(1)上設(shè)置有用于放置工件的放置架(4)和由數(shù)控箱(2)控制帶動(dòng)放置架(4)上的工件做同心圓旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置，工作臺(3)上設(shè)置有至少一個(gè)由數(shù)控箱(2)控制與工件待磨削端配合的砂輪(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征在于所述傳 動(dòng)裝置包括由數(shù)控箱(2)控制設(shè)置在傳動(dòng)箱(6)內(nèi)的傳動(dòng)電機(jī)(7)、由傳動(dòng) 電機(jī)(7)帶動(dòng)設(shè)置在軸承座(8)上的同步旋轉(zhuǎn)軸(9)、與同步旋轉(zhuǎn)軸(9)配 合用于固定穿過同步旋轉(zhuǎn)軸(9)的待磨削工件的緊固環(huán)(10)，所述傳動(dòng)電機(jī)(7)經(jīng)傳動(dòng)帶帶動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)軸(9)和待磨削工件做同心圓旋轉(zhuǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征在于所述緊 固環(huán)(10)為兩個(gè)，分別與同步旋轉(zhuǎn)軸(9)兩端配合固定工件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征在于所述工 作臺(3)包括底座(11)、在底座(11)上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)座(12)和由數(shù)控 箱(2)控制帶動(dòng)移動(dòng)座(2)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控電機(jī)(13)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征在于所述底 座(11)上設(shè)置有滑軌(14)，移動(dòng)座(12)的滑動(dòng)設(shè)置在滑軌(14)上，數(shù)控 電機(jī)(13)由絲桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)移動(dòng)座(12)在滑軌(14)上移動(dòng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征在于所述絲 桿機(jī)構(gòu)包括與數(shù)控電機(jī)(13)輸出軸連接的聯(lián)軸器(15)和一端與聯(lián)軸器(15) 連接另一端與滾珠絲桿軸承座(16)連接的滾珠絲桿(17)，滾珠絲桿(17)上 的滾珠絲桿螺母(18)與移動(dòng)座(12)連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征在于所述移 動(dòng)座(12)上設(shè)置有由數(shù)控箱(2)控制帶動(dòng)砂輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪電機(jī)(19)， 砂輪電機(jī)(19)經(jīng)傳動(dòng)帶帶動(dòng)設(shè)置在砂輪軸承座(20)上的砂輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1—7中任一項(xiàng)所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征 在于所述砂輪(5)為相互平行安裝的兩個(gè)，呈空心圓柱體或圓錐體狀，二個(gè) 砂輪外圓表面相互間距小于工件直徑，砂輪電機(jī)(19)經(jīng)砂輪倒向軸(22)帶 動(dòng)兩個(gè)砂輪相向運(yùn)動(dòng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1—7中任一項(xiàng)所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征 在于所述放置架(4)為三個(gè)，在機(jī)架(1)上等間距設(shè)置。
10、根據(jù)權(quán)利要求l一7中任一項(xiàng)所述的硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，其特征 在于所述工作臺(3)上還設(shè)置有與冷卻水通道連通的噴嘴(21)，噴嘴(21) 的噴口指向工件的待磨削端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種硅棒錐度或外圓數(shù)控磨床，包括機(jī)架和數(shù)控箱，還包括由數(shù)控箱控制作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作臺，在機(jī)架上設(shè)置有用于放置工件的放置架和由數(shù)控箱控制帶動(dòng)放置架上的工件做同心圓旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置，在工作臺上設(shè)置有至少一個(gè)由數(shù)控箱控制與工件待磨削端配合的砂輪。本實(shí)用新型為全自動(dòng)磨削，增加了可控性和標(biāo)準(zhǔn)化，不僅可適用于硅棒圓柱體或圓錐體的磨制，而且還可適用于其它材質(zhì)的棒體錐度或外圓磨制，且誤差小，精度極高，磨制后的表面粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手工磨制。
文檔編號B24B5/14GK201329523SQ200820223950
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者劉鴻彬 申請人:劉鴻彬