Абразивный дисковый инструмент Советский патент 1993 года по МПК B24D5/00 

D - наружный диаметр инструмента, мм.

На фиг, 1 схематично показан описываемый абразивный инструмент; на фиг. 2 - вид А с торца на инструмент фиг. 1; на фиг. 5 3 и 4 - разрез по В-В, варианты выполнены (повернуто); на фиг. 5а, 56, 5в, 5г, 5д - соответственно разрезы по а-а, б-б, в-в, г-г, д-д фиг, 2 (повернуто); на фиг,- 6а, 66, 6в - схема взаимодействия асимметричных и 10 симметричных элементов режущей части инструмента с обрабатываемым материалом за половину оборота круга.

Абразивный дисковый инструмент (фиг. 1), преимущественно алмазный круг 1 диа- 15 метром D с V-образной режущей частью. Каждая боковая поверхность V-образной режущей части образована прямыми (боковыми участками) 2 и 3 переменными по длине и являющимися частями образующих 20 конусов с центрами 01, 02 на оси вращения инструмента. На одном конце диаметра образующая 2 выполнена максимальной длины, плавно уменьшающейся до минимума на другом конце диаметра, а образующая 3 25 максимальной длины на этом конце диаметра уменьшается до минимальной величины на другом конце диаметра круга 1.

Максимальные образующие 2 и 3 противолежащих поверхностей V-образной режу- 30 щей части расположены диаметрально-противоположно. Уменьшение максимальных образующих 2 и 3 до минимальных достигается за счет того, что боковые поверхности 4 круга, сопряженные 35 с V-образной режущей частью, сохраняя взаимную параллельность и толщину t, выполнены скошенными под углом а к плоскости 5 вращения инструмента, удовлетворяющем соотношению40

а (0,68-1,0)arctg - .

Конструктивно инструмент может быть выполнен в виде монолитного круга 1 (фиг. 45 3) с абразивным содержимым V-образной режущей части со скошенными под углом а боковыми поверхностями относительно установочных торцевых поверхностей, при- легающих к посадочному отверстию и изго- 50 товленногО методом прессования и спекания, а также в виде сборного изделия (фиг. 4}, содержащего абразивный круг 1, выполненный из алмэзосодержащего проката, установленный скошенным под углом а 55 относительно отдельных корпусных элементов 6, соединяемых с кругом разъемно или неразъемно (пайкой или склеиванием). Наружные торцы 7 элементов б выполнены

параллельно друг другу и перпендикулярно оси вращения инструмента.

В итоге на периферии круга 1 (фиг. 1, 3 и 4) выполнена обработка с базой по посадочному отверстию 8 и торцам 7 установочных элементов 6, прилегающих к посадочному отверстию, режущая часть с переменным по окружности и непрерывным по вершине 9 V-образным (угловым) сечением профиля. При этом боковые участки 2, 3 V-образного режущего профиля образуют чередующиеся симметричные (фиг. 3, 4, 5в, 66) и асимметричные (фиг. 1, 5а, 56, 5г, 5д, 6а, 6в) элементы.

Установка круга с его наклоном к плоскости вращения обеспечивает при формообразовании V-образной режущей части с базой по торцам круга, перпендикулярным беи вращения инструмента, образование (для реализации процесса обработки по упругой и жесткой схемам) режущего про- филя с симметричным и асимметричным профилем сечения (в осевом направлении), при этом вершина 9 V-образного профиля режущей части находится в плоскости вращения инструмента.

Наружный контур симметричных и асимметричных участков вписан в единые конические поверхности, совмещенные по вершине 9 режущего профиля и имеющие общую ось вращения Oi, 02.

Одновременно наклон круга увеличивает (при наименьшей его толщине) высоту режущего профиля (в радиальном направлении, что позволяет использовать инструмент для резки, например, полупроводниковых пластин увеличенной толщины,

Диапазон угла наклона выбран из расчета обеспечения с одной стороны

(при а arctg-pc- ), непрерывности режущей части по вершине, с другой стороны (при 0,68 arctg -) из условия обеспечения

необходимого сочетания приемлемых стойкости вершины профиля и качества обработки особенно при сквозной профильной резке пластан труднообрабатываемых ма териалов (типа поликор, кварц, сапфир).

При дальнейшем увеличении угла а. непрерывность линии вершины нарушается с образованием прерывистой режущей части, что ведет к повышению вероятности сколо- образования и резкому снижению стойкости инструмента.

С другой стороны, отклонение боковых

сторон от угла, а 0,68 arctg r в сторону

уменьшения ведет к перераспределению значения длин (по дуге асимметричных и

симметричных участков в части уменьшения воли асимметричных участков, что снижает время их воздействия и соответственно увеличение более жестких симметричных участков (за один оборот) на обрабатываемый материал, ведет к уменьшению осевой податливости инструмента, ухудшению условий охлаждения и в итоге, отрицательно сказывается на шероховатости обработки, величине сколов по острому углу фаска и в целом по дефектной зоне (микротрещины, дислокации).

Предлагаемый инструмент работает следующим образом,

Кругу сообщают вращательное движение, а обрабатываемому изделию продольную подачу на инструмент. В пределах одного оборота происходит обработка изделия различными по режущим свойствам уча- стками (при идентичном по составу инструментальном материале).

При контакте жесткость (симметричного) участка при повышенных, в основном радиальных, нагрузках происходит преимущественно разрушение обрабатываемого материала, измельчение и транспортировка продуктов резания. В данный период происходит в основном формирование V-образ- ной канавки.

При резании упругим участком (асимметричным), представляющим собой условный сектор круга с повышенной осевой податливостью, за счет упругого смещения этого участка (а так же системы инструмент- шпиндель), глубина внедрения алмазных зерен в поверхность фаски уменьшается на величину, Пропорциональную податливости. Процесс в данный период ведут с минимальными осевыми усилиями, что создает условия чистовой обработки после как бы предварительного формирования V-образ- ной канавки жестким участком.

Последовательное чередование обработки по жесткой и упругой схемам шлифования с плавным переходом от участка к участку существенно снижает пульсацию нагрузок и вибраций в зоне обработки.

П р и м е р 1. Для сквозной резки кремниевых пластин О 76x0,4 мм с транзисторными структурами 5,97x5,97 мм используют алмазный диск О 57х О 30x1x65°, связка режущей части металлическая, зернистость алмазов АСМ 14/10. Угол наклона а 3,0+4.

Диск установлен в латунном корпусе и закреплен пайкой.

Профильную резку производили на установке ОЧППЮОМ.

5Режим обработки: частота вращения инструмента БПО4 , скорость подачи 6 мм/с.

Пример 2. Для сквозной резки кремниевых пластин 0 60x0,33 мм с диодными 0 структурами 4x4 мм; 2,5x2,5 мм использовали набор алмазных дисков х0 40x1x65°. Связка металлическая, зернистость алмазов ACM 14/-10, угол наклона а 36 -t- 47. Диски закреплены клеем в 5 корпусе из алюминиевого сплава. Количество дисков в наборе 11.

Применяемое оборудование - установка УРПА-М.

Режим обработки частота вращения 0 инструмента 9103 , скорость подачи 1 мм/с.

Профильную резку осуществляли по двум вариантам:

резка единичной пластины толщиной 5 0,33 мм для получения кристаллов максимального размера 4x4 мм;

резка стопы пластин из 5 ед. общей толщиной 1,6-1,7 мм для одновременного получения кристаллов 4x4 мм и менее. 0 При сопоставительных испытаниях с известным инструментом (максимальная величина сколов по острому углу фаски до 20 мкм, по углам кристалла до 30 мкм) величина зоны видимых нарушений не превышает 5 12-18 мкм.

В результате повышается выход годных на 2-3% , увеличивается скорость резания на 15-20%.

Формула изобретения 0 Абразивный дисковый инструмент, выполненный в виде корпуса с рабочей периферийной частью V-образного профиля, о т- пинающийся тем, что, с целью повышения стойкости круга, образующие кониче- 5 ской поверхности каждой из сторон профиля выполнены переменной протяженности, при этом торцовые поверхности диска взаимно параллельны и наклонены к оси инструмента на угол а , определяемый из 0 условия

а (0,68 - 1,0)arctg t/D, где t - толщина диска;

D - наружный диаметр инструмента.

$W.3

.4

Фи&.5схФи256&и Јб Фх&.5ъ