Способ обработки монокристаллов Советский патент 1984 года по МПК C30B33/00 B28D5/00 

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, резание по плоскости, наклоненной к плоскости {l10} на угол менее или равный 15, проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений 111 , расположенньтс в плоскости

{ 10, содержащем проекцию направления 1 10 ;таходящегося в плоскости 1 10.

3. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с я тем, что,резанйе по плоскости, наклоненной к плоскости fl111 на угол менее или равный 15°, проводят в направленииj лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений, расположенных в плоскости 111 под углом менее или равным 8° к направлению : 110 .

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ, включающий ориентирование монокристалла и резание по заданной плоскости в заданном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки хрупких металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической решеткой, резание проводят по плоскости, наклоненной к nJVtjfKocTH fHO или {111, на угол менее или равный 15. 100У ою

Изобретение относится к обработке резанием металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической кристаллической решеткой, преимущественно хрупких, и может быть использовано в приборостроении, светотехнике, энергомашиностроении.

Известен способ разрезки хрупкого неметаллического монокристалла синтетического корунда. Кристаллы корунду разрезают под углом 60 к главной оптической оси, совпадающей с вектором максимальной твердости кристалла l.

Однако при обработке резанием хрупких металлических монокристаллов, например вольфрама или молибдена, i, применение данного способа невозможно, поскольку вольфрам и молибден имеют отличный от синтетического рунда тип кристаллической решетки.

Известен также способ разрезки неметаллических монокристаллов полупроводников. Пластины полупроводников разрезают на кристаллы,путем царапания алмазным резцом вдоль следов энергетически слабых кристаллографических плоскостей 2.

При резании данным способом хрупких металлических монокристаллов, например.при царапании вдоль следов кристаллографической плоскости ЮО образуется поверхность низкого качества, изобилующая дефектами в виде трещин и сколов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ резки путем расщепления резцом монокристаллов чистых полупроводников или их соединений по кристаллографическим плоскостям 110 или {111} . По известному способу точно ориентируют плоскость расщепления относительно режущего инструмента с помощью рентгеновских лучей и далее раскалывают кристалл по плоскостям f110у или {l111 острым резцом, прилагая к нему усилие в направлении, параллельном плоскости |110} или 111 соответственно 3 .

Однако при резании известным способом хрупких металлических монокристаллов по плоскости 110 или 111. образуется поверхность низкого качества. Кроме того, при использовании известного способа возникают трудности, связанные с необходимостью точной кристаллографической ориентировки монокристалла, в особенности при резании большого числа кристаллов.

В хрупких металлических кристалла с объемно центрированной кубической решеткой существует ограниченный диапазон плоскостей инаправлений, резание по которым характеризуется получением обработанной поверхности без трещин и сколов. Резание по плоскостям и направлениям вне этого диапазона проводить нежелательно из-за вероятности растрескивания заготовок иди получения на поверхности дефектов в виде трещин и сколов.

На практике при обработке плоскостей кристалла необходимо заранее установить, возможно .ли резание по этой плоскости. Кроме того, часто возникает задача обработки плоскости в кристалле произвольной формы. Целью изобретения является повьше ние качества обработки хрупких металлических монокристаллов с объем но центрированной кубической решеткой. Поставленная цель достигается тем что согласно способу обработки моно кристаллов с ориентированием монокри талла и резание по заданной плоскос в заданном направлении, резание проводят по плоскости, наклоненной к плоскости 1101 или 111, на угол менее или равный 15°. Кроме того, резание по плоскости наклоненной к плоскости {110 на угол менее или равный 15, проводя в направлении, лежащем в угловом ди пазоне между проекциями на данную плоскость направлений 111, расположенньк в плоскости 110J, содержаще проекцию направлен ия 110, находяще гося в плоскости (110J. Причем резание по плоскости, наклоненной к плоскости 111} на угол менее или равный 15, проводят в направлении, лежащем в угловом диа- пазоне между проекциями на данную плоскость направлений, расположенных в. плоЬкости углом .менее или равным 8° к направлению 110. На фиг.1 показано расположение плоскости и направлений резания по отношению к плоскости , на фиг.2 - расположение плоскости .и Направлений резания по отношению к плоскости на фиг.З - взаимно расположение резца . и кристалла при обработке. При резании по плоЬкостям и направлениям предлагаемым способом обр зуется поверхность хорошего качества за счет того,,что в зоне резания происходит пластическая деформация срезаемого слоя, и процесс резания протекает непрерывно. При резании по плоскостям, отклоненным на угол более 15 от плоскости 110 или f 111, а также при резании в направлениях, не лежащих в предлагаемьсх диапазонах направлений, образуется поверхность низкого качества, что объясняется образованием стружки путем отрыва частиц срезаемого слоя по плоскостям хрупкого разрушения {100 и нестабильностью деформационных процессов в зоне резания. На фиг.1 представлен пример расположения плоскости резания в монокристалле, где 1 - плоскость 110}, 920 2 - плоскость резания, наклонённая на угол d , менее или равный 15° к плоскости {110, 3 - диапазон направ ЛЕНий резания. Буквой Р обозначены проекции направлений, лежащих в плоскости fllO) на плоскость обработки. На фиг.2 представлен пример расположения плоскости резания в монокристалле, где 1 - плоскость 111, 2 - плоскость резания, наклоненная к плоскости 111} на угол ot , менее или равный 15, 3 - диапазон направлений резания. Буквой Р обозначены проекции направлений, лежащих в плоскости J.111 на плоскость обработки. Пример 1. Производят обработку плоскости на прутке из монокристаллического вольфрама ориентации 100 (фиг.З). Ориентируют монокристаллическую заготовку 1 относительно резца 2 любым известным способом, например, по линиям 3 травления . так, чтобы плоскость 4 обработки оказалась наклоненной к плоскости 5 под углом примерно 2 , режут по плоскости 4 в направлении проекции 110, Резание производят со скоростью . 10 м/мин, подачей 0,1 мм/ход резцом из твердого сплава ВК10 ХОМ (-у Ч.,10°, Ч 0,5 мм) с охлаждением 5%-ной эмульсией ЭГТ. В этом случае измеренное значение шероховатости равно Рд 1,75 мкм. Для сравнения, шероховатость плоскости монокристалдЖ вольфрама, обработанного по известному способу, оценивается примерно в R- 40 мкм. П Р и м е Р 2. Производят обработку прутка монокристаллического молибдена ориентации .110. Монокристаллическая заготовка ориентируется относительно режущего инструмента так, чтобы плоскость обработки оказалась наклоненной к .плоскости 110 (в данном примере, к плоскости перпендикулярной направлению роста кристалла) углйм до 5°. Аналогично обрабатывается вторая ст орона пластины. Резание производят со скоростью V 20 м/мин,. подачей 0,15 мм/ход, резцом из твердого сплава ВК-8 ( y od -0( 4, 60, г 1 мм, фаска - 0,2 мм,у.,-15°) с охлаждением 5%-ной эмульсией Аквол 2.