Способ обработки монокристаллов

СООЗ СОВЕТСКИХОЩМПШЕЕСНипРЕСПУБЛИК ЕНИ ПИС К АВТОРСКОМ т льин,бъеди тро н ство СС1970.о СССР1970,т РС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЕ ИЗОБР(71) Научно-производственнокение по технологйи машинос(54) (57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНО-КРИСТАЛЛОВ, включающий ориентированиемонокристалла и резание по заданнойплоскости в заданном направлении,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьппения качества обработкихрупких металлических монокристалловс объемно центрированной кубическойрешеткой, резание проводят по плоскости, наклоненной к ш".скости ( 110)или 111, на угол менее или равный 15.1127920 2, Способ по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, резание по плоскости, наклоненной к плоскости 11107 на угол менее или равный 15 проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направленийС 111), расположенньх в плоскости 1 101, содержащем проекцию направления (110),находящегося в плоскости 11101. 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 корунда разрезают под углом ба к главной оптической оси, совпадающей с вектором максимальной твердости кристалла 111.Однако при обработке резанием хрупких металлических монокристаллов, например вольфрама или молибдена, применение данного способа невозможно, поскольку вольфрам и молибден имеют отличный от синтетического ко", рунда тип кристаллической решетки.Известен также способ разрезки не- металлических 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 1 100 , образуется поверхность низкого качества, изобилующая дефектами в виде трещин и сколов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спо соб резки путем расщепления резцом монокристаллов чистых полупроводников или их соединений по кристаллографи 3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,резание по плоскости, наклоненной к плоскости 1111 на угол менее или равный 15 О, проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений, расположенных в плоскости 111под углом менее или равным 8 к направлению (110 ). ческим плоскостям 1110 или 11111 .По известному способу точно ориентируют плоскость расщепления относительно режущего инструмента с помощью рентгеновских лучей и далеераскалывают кристалл по плоскостям1110 или 1111 острым резцом, прилагая кнему усилие в направлении, параллельном плоскости 110 или 111соответственно 3 1,Однако при резании известным способом хрупких металлических монокристаллов по плоскости 1110 или 1111образуется поверхность низкого качества, Кроме того, при использовании известного способа возникаюттрудности, связанные с необходимостью точной кристаллографическойориентировки монокристалла, в особенности при резании большого числакристаллов.В хрупких металлических кристаллахс объемно центрированной кубическойрешеткой существует ограниченныйдиапазон плоскостей и направлений,резание по которым характеризуетсяполучением обработанной поверхностибез трещин и сколов. Резание по плоскостям и направлениям вне этого диапазона проводить нежелательно иэ-завероятности растрескивания заготовокили 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,3 112Целью изобретения является повышение качества обработки хрупких металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической решет- кой.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки моно- кристаллов с ориентированием монокристалла и резание по заданной плоскости в заданном направлении резание про О водят по плоскости, наклоненной к плоскости 110) или 111, на угол менее или равный 15.Кроме того, резание по плоскости, наклоненной к плоскости 1110 на15 угол менее или равный 15 , проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений (111, расположенных в плоскости 1110, содержащем проекцию направления (110), находяще 20 гося в плоскости 1110 .Причем резание по плоскости, наклоненной к плоскости .111) на угол менее или равный 15 , проводят в на 25 правлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений, расположенных в. плоскости 111)под углом менее или равным 8 к направлению (110.На фиг.1 показано расположение плоскости и направлений резания по отношению к плоскости 110; на фиг.2 - расположение плоскости .и направлений резания по отношению к плоскости 111; на фиг.З - взаимное З 5 расположение резца, и кристалла при обработке.При резании по плоскостям и направлениям предлагаемым способом образуется поверхность хорошего качества 40 за счет тогочто в зоне резания происходит пластическая деформация срезаемого слоя, и процесс резания протекает. непрерывно, При резании по плоскостям, отклоненным на угол 45 более 15 от плоскости 1 10) или111, а также при резании в направлениях, не лежащих в предлагаемых диапазонах направлений, образуется поверхность низкого качества, что 50 объясняется образованием стружки путем отрыва частиц срезаемого слоя по плоскостям хрупкого разрушения 11 ОО ) и нестабильностью деформационных процессов в зоне резания. 5На фиг.1 представлен пример расположения плоскости резания в монокристапле, где 1 - плоскость 110 ,7920 Л2 - плоскость резания, наклоненнаяна угол с(, менее или равный 15 кплоскости 110, 3 - диапазон направлений резания. Буквой Р обозначены проекции направлений, лежащихв плоскости 1110 на плоскость обработки.На фиг.2 представлен пример расположения плоскости резания в монокристалле, где 1 - плоскость 111,2 - плоскость резания, наклоненнаяк плоскости 1111) на угол а( менееили равный 15 , 3 - диапазон направлений резания. Буквой Р обозначеныпроекции направлений, лежащих в плоскости 1111 ) на плоскость обработки.П р и м е р 1. Производят обработку плоскости на прутке иэ монокристал.лического вольфрама ориентации (100)(фиг.З).Ориентируют монокристаллическуюзаготовку 1 относительно резца 2любым. известным способом, напримерпо линиям 3 травления так, чтобыплоскость 4 обработки оказалась наклоненной к плоскости 110 )- 5опод углом примерно 2 ," режут по плоскости 4 в направлении проекции 110,Резание производят со скоростью10 м/мин, подачей 0,1 мм/ход резцомиз твердого сплава ВК 10 ХОМ.В этом случае измеренное значениешероховатости равно:йц = 1,75 мкм.Для сравнения, шероховатость плоскости монокристалл% вольфрама, обработанного по известному способу, оценивается примерно в й40 мкм.П р и м е р 2. Производят обработку прутка монокристаллического молибдена ориентации С 110),Монокристаллическая заготовкаориентируется относительно режущегоинструмента так, чтобы плоскость обработки оказалась наклоненной к,плос"кости (110) (в данном примере, кплоскости перпендикулярной направлению роста кристалла) углом до 5Аналогично обрабатывается втораясторона пластины. Резание производят со скоростью У = 20 м/мин,-. подачей О, 15 мм/ход, резцом из твердого сплава ВК( у=а =о(М,= 10 9 бй, г = 1.мм, фаска - 0,2 мм, =-15 ) с охлаждением 53-ной эмульсией Аквол 2.(510) РФд Заказ 8990/20 аж фидваа ППП В этом случае измеренное значе- ние шероховатости обработанной поверхности равно Р 1,5 мкм.Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить качество обрабатываемой поверхности хрупких металлических мо нокристаллов с обькмно центриро; ванной кристаллической решет кой. Подйисноероектная, 4