алмазно-абразивный отрезной круг с параметрической осцилляцией

Формула изобретения

1. Алмазно-абразивный отрезной круг, отличающийся тем, что он установлен на шпинделе под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при этом высота круга меньше ширины прорезаемого паза, а угол установки определен по формуле

=arctg [(H-В)/D],

где В и D - соответственно высота и наружный диаметр круга, мм;

Н - ширина прорезаемого паза, мм;

- угол наклона круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения, град.

2. Круг по п.1, отличающийся тем, что правка его периферийной поверхности произведена при нулевом угле установки круга на шпинделе, а установка и регулировка угла наклона - с помощью косых шайб, попарно установленных с торцов круга.

3. Круг по п.1 или 2, отличающийся тем, что компенсация износа торцовых поверхностей произведена путем увеличения угла наклона .

4. Круг по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что форма правки периферийной поверхности зависит от осевой жесткости, причем правка толстых жестких кругов произведена по цилиндрической образующей периферийной поверхности, а тонких с малой осевой жесткостью кругов - с образованием V-образной в продольном сечении формы образующей с вершиной в плоскости симметрии, перпендикулярной оси вращения круга, лежащей на максимальном наружном диаметре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к изготовлению отрезных алмазно-абразивных кругов, и может быть использовано в различных отраслях материалообработки.

Известен абразивный отрезной круг, на торцовой поверхности которого имеются выступы в виде равнобедренного треугольника, чередующиеся с впадинами [1].

Недостатками известного инструмента являются повышенные тепловыделения и быстрый износ кругов, особенно по вершинам выступов, т.е. по торцам, при этом нет возможности использования стандартных отрезных кругов, а для их изготовления требуются специальные формы при формовании, что удорожает процесс и создает дефицит. Кроме того, конструкция инструмента не позволяет регулировать ширину прорезаемого паза.

Известен абразивный отрезной круг, на торцовых поверхностях которого выполнены выступы треугольного профиля, чередующиеся с впадинами, при этом выступы выполнены с соотношением углов при основании 1:4-1:15 [2].

Недостатками известного инструмента являются повышенные тепловыделения и быстрый износ кругов, особенно по торцам, т.е. по вершинам выступов, при этом нет возможности использования стандартных отрезных кругов, и для их изготовления требуются специальные формы при формовании, что удорожает процесс и создает дефицит. Кроме того, конструкция инструмента не позволяет регулировать ширину прорезаемого паза.

Задача изобретения - уменьшение опасности появления прижогов путем снижения теплонапряженности резания, увеличение стойкости круга, использование стандартного инструмента и возможность регулировки ширины прорезаемого паза путем установки круга под углом к оси вращения, что позволяет управлять прогибом круга, уменьшая его.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого алмазно-абразивного отрезного круга с параметрической осцилляцией, который устанавливают на шпинделе под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при этом высоту круга берут меньше ширины прорезаемого паза, а угол установки определяют по формуле:

=arctg[(H-B)/D],

где В и D - соответственно высота и наружный диаметр круга, мм;

Н - ширина прорезаемого паза, мм;

- угол наклона круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения, град.

Причем правят периферийную поверхность круга при нулевом угле установки его на шпинделе, при этом установку и регулировку угла наклона производят с помощью косых шайб, попарно установленных с торцов круга.

При этом компенсацию износа торцовых поверхностей производят путем увеличения угла наклона .

Кроме того, форма правки периферийной поверхности зависит от осевой жесткости, причем толстые жесткие круги правят по цилиндрической образующей периферийной поверхности, а тонкие - с малой осевой жесткостью круги - правят, образуя V-образную в продольном сечении форму образующей, с вершиной в плоскости симметрии, перпендикулярной оси вращения круга, лежащей на максимальном наружном диаметре.

На фиг.1 показан ряд положений отрезного круга, при его установке на угол 0, 5, 10, 15; на фиг.2 - конструкция крепления круга и его установка на угол 0° при правке круга с высокой осевой жесткостью; на фиг.3 - схема отрезания или прорезания паза кругом с высокой осевой жесткостью; на фиг.4 - схема отрезания или прорезания паза кругом с высокой осевой жесткостью, изношенного по торцам; на фиг.5 - V-образная форма образующей при правке тонких отрезных кругов с низкой осевой жесткостью; на фиг.6 - расчетная схема формообразования паза при отрезании или прорезании и прогиб круга к плоскости симметрии паза; на фиг.7 - расчетная схема формообразования паза при отрезании или прорезании тонким кругом с низкой осевой жесткостью; на фиг.8 - вид Б на фиг.4. Предлагаемый круг может быть изготовлен из абразива или взят стандартный по ГОСТ 21963-82, как без упрочняющего элемента, так и с таковым. Это круги с высокой или достаточной осевой жесткостью.

Для разрезания полупроводниковых пластин используют тонкие, шириной, составляющей доли миллиметра, отрезные алмазные круги, от осевой жесткости которых зависит не только работоспособность самих кругов, но и качество, прежде всего точность, обработанной поверхности [3]. Такие круги будем считать кругами с низкой осевой жесткостью.

С целью уменьшения опасности появления прижогов путем снижения теплонапряженности резания, использования стандартного инструмента и возможности регулировки ширины прорезаемого паза, отрезной круг устанавливаем под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения (см. фиг.1). Чем больше угол наклона круга, тем шире прорезается паз

Н₁₅>Н₁₀>Н₅>Н.

В работе такого алмазно-абразивного отрезного круга появляется параметрическая осцилляция, характеризуемая амплитудой А_о, которая зависит от наружного диаметра и угла наклона круга, в свою очередь, влияющая на ширину Н прорезаемого паза.

Благодаря осцилляции зоны резания высоту круга берут меньше ширины прорезаемого паза, а угол установки определяют по формуле:

=arctg[(H-B)/D],

где В и D - соответственно высота и наружный диаметр круга, мм;

Н - ширина прорезаемого паза, мм;

- угол наклона круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения, град.

В устройство крепления круга 1 с параметрической осцилляцией на шпинделе 2 входят косые шайбы 3, попарно установленные с торцов круга, и гайка 4. Установка двух косых шайб 3 с каждого торца круга 1 позволяет плавно регулировать угол наклона круга путем проворота одной шайбы относительно другой в каждой паре на одинаковый угол.

Правят периферийную поверхность круга 1 с параметрической осцилляцией при нулевом угле установки его на шпинделе 2, при этом установку и регулировку угла наклона производят при отвернутой гайке 4 с помощью косых шайб 3, попарно установленных с торцов круга 1 (см. фиг.2).

Часть торцов 1^T круга 1 (см. фиг.3), которые профилируют прорезаемый паз, быстро изнашиваются; этот износ компенсируют путем увеличения угла наклона .

В процессе износа и регулировки (увеличение) угла наклона на торцах круга 1 образуются рабочие режущие плоскости 1^П (см. фиг.4 и 8), которые повышают качество и точность, улучшают шероховатость прорезаемого паза и замедляют износ и выкрашивание абразива, повышая износостойкость круга. При этом угол установки определяют по формуле:

_изн=arc tg[(H-B_изн)/D],

где В_изн - высота круга в месте износа, мм;

_изн - угол наклона изношенного круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения, град.

При износе до минимально допустимого значения В_изн высоты круга меняют местоположение круга 1 относительно шпинделя 2, например, положение 1^2П (см. фиг.8) и т. д.

Форма периферийной поверхности при правке круга зависит от осевой жесткости. Если правку круга производить в наклонном положении по цилиндрической образующей, то круг с недостаточной осевой жесткостью подвержен максимальному прогибу, а прорезаемый паз подвержен максимальной “разбивке” и максимальному отклонению боковых поверхностей от плоскостности.

Поэтому в толстых жестких кругах для прорезки пазов и отрезки правим периферийную поверхность по цилиндрической образующей при нулевом угле наклона. При работе наклонного круга его режущая периферийная поверхность оставляет след на днище прорезаемого паза в виде “желоба” с нижней точкой в плоскости симметрии паза, стремящегося отклонить круг к плоскости симметрии, т.е. к середине паза (см. фиг.3 и 6).

Тонкие с малой осевой жесткостью круги правим, образуя V-образную в продольном сечении форму образующей с вершиной в плоскости симметрии, перпендикулярной оси вращения круга, лежащей на максимальном наружном диаметре (см. фиг.5). V-образный профиль периферии круга, образуя паз с днищем в виде “желоба”, способствует прогибу круга в сторону плоскости симметрии паза, улучшая точность и шероховатость последнего, а круг становится более стойким, т. к. работает увеличенной периферией и торцами (см. фиг.7).

Предлагаемый алмазно-абразивный отрезной круг с параметрической осцилляцией уменьшает опасность появления прижогов путем снижения теплонапряженности резания за счет осцилляции зоны контакта круга с заготовкой и прерывистого резания, обладает повышенной износостойкостью благодаря включению в работу торцовых частей круга, позволяет использовать стандартный инструмент, дает возможность регулирования ширины прорезаемого паза путем установки круга под углом к оси вращения, позволяет управлять прогибом круга, уменьшая его, за счет специальной правки торцовых частей и периферии.

Источники информации

1 А. с. СССР №306011, МКИ В 24 D 5/12. Абразивный отрезной круг. 1971 - аналог.

2. А. с. СССР №1140943, МКИ В 24 D 5/12. Абразивный отрезной круг. А.П.Курносов, Б.Л.Фисенко. №3658551/25-08, заявл. 05.11.83, опубл. 23.02.85. Бюл. №7 - прототип.

3. Петасюк Г.А. Точность разрезания полупроводниковых пластин алмазными кругами // СТИН - 1998. - №3. - С.24-27.