Инструмент для гидродинамической обработки плоских деталей

(51)4 В 24 В 37 04 В 24 Р 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ инстиБаумав,1 яЪдцс 1 огыс 1 р 1 е,81,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) 1. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ,выполненный в виде диска с радиально расположенными плоскими участками на его торцовой поверхности и спрямыми скосами, выполненными подострым углом к поверхности диска содной стороны плоских участков, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности икачества обработки, с противоположной стороны плоских участков дополнительно выполнены обратные скосыпод острым углом к торцовой поверхности,31206067 2. Инструмент по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что прямые и обратные скосы имеют постоянную ширину в направлении от центра диска к его периферии, а между ними выполнены радиальные канавки.3. Инструмент по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что прямые и обратные скосы имеют переменную ширину.4. Инструмент по пп. 1-3, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что отношение углов наклона прямых и обратных скосов лежит в пределах 0,025-40.5, Инструмент по п, 1,.о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что ширина прямого и обратного скосов и плоского участка находятся в зависимости 1Изобретение относится к Финишной прецизионной обработке плоских деталей, например, из полупроводниковых монокристаллов и может найти широкое примененче при обработке полупроводниковых пластин большого диаметра для интегральных микросхем.Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки путемувеличения скорости течения абразивной суспензии в зазоре между инструментом и обрабатываемой деталью.На фиг. 1 показан инструмент со скосами постоянной ширины, вид сверху; на фиг. 2 - инструмент со скосами переменной ширины, вид сверху; на Фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, с плоскими скосами; на фиг. 4 - то же, с криволинейными скосами; на фиг. 5 - перепад давлений в клиньях, образуемых прямым и обратным скосами.Инструмент представляет собой диск 1, на торцовой поверхности которого выполнены прямые 2 и обратные 3 скосы образующие Ч-образныь желобки 4, а между скосами - плоские участки 5. На дне желоба могут быть выполнены радиальные канавки 6, например полукруглые.Как видно из Фиг. 5, в области возникает давление выше, чем в окрусоэ+ Ь соз огВ( 1,- ширина прямого скоса- ширина обратного скоса;- ширина сектора, включающая ширину скосов и плоского участка;угол наклона прямого скоса;с - угол наклона обратногоскоса,6. Инструмент по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что отношениеширины прямого и обратного скосовнаходится в пределах 0,03-80.7. Инструмент по пп. 1-6, о т л ич а ю щ и й с я тем, что скосы выполнены криволинейными. жающей среде, а в области П давлениеменьше, чем в окружающей среде. Засчет разрежения, получаемого в области Н, суммарный перепад давления 5 значительно выше, чем в прототипе,а следовательно, возрастает скоростьдвижения абразивной суспензии в зазоре и соответственно производительность обработки.10 В случае, когда угловая скоростьвращения детали больше угловой скорости вращения инструмента, ширинапрямых и обратных скосов должнаувеличиваться в направлении от цент ра инструмента к его периферии, чтобы не изменилось гидродинамическоедавление в жидкостном клине и съемматериала бып равномерным. 20 В случае, когда угловые скорсстивращения детали и инструмента одинаковы, прямые и обратные скосы следует изготавливать постоянной ширины.А в случае, когда угловая скорость вращения детали меньше угловой скорости вращения инструмента, ширина прямых и обратных скосов должна ,уменьшаться в направлении периферии инструмента. Благодаря этому компен сируется изменение давления в жидкостном клине за счет возрастания относительной скорости в направлении периферии,Между прямыми и обратными скосами инструмента выполнены радиальные канавки глубиной 2-3 мм, например полукруглой формы. Они предназначены для улучшения подвода абразивной 5 суспензии к прямым и обратным скосам и отвода суспензии от них. Так как накавки выполнены в радиальном направлении, то циркуляция суспензии осуществляется очень активно под воз действием центробежной силы, что положительно сказывается на скорости съема материала и качестве обрабатываемой поверхности.15Ь,созк, + Ь созе,уВУ где, Ь В- ширина прямого скоса 40- ширина обратного скоса;- ширина сектора, включающаяширину скосов и плоскогоучастка;м - угол наклона прямого скоса;45к - угол наклона обратного скоса.Отношение ширины прямого скоса и ширины обратного скоса лежит в пределах 0,03-80, 50При уменьшении данного отношения менее 0,03 происходит существенное уменьшение несущей способности инструмента, в результате чего обрабатывае-, мая деталь может соприкасаться с ра бочей поверхностью инструмента. Это приводит к ухудшению качества обрабатьваемой поверхности или повреждению Отношение углов прямого и обратного скоса лежит в пределах 0,025-40. Минимальный целесообразный тангенс угла наклона скоса может быть 0,007, а максимальный угол наклона скосаоможет быть 15 . Угол наклона прямого скоса может быть меньше или больше угла наклона обратного скоса. Это зависит от конкретного выбора профиля инструмента. А отношение этих углов лежит в указанных пределах. Плоский, участок в инструменте служит для восприятия давления детали на инструмент, когда относительное движение детали и инструмента равно нулю, 30 так как в этом случае гидродинамическое давление равно нулю и деталь ложится на инструмент. Это соответствует режимам пуска и остановки. Ширина плоского участка и скосов находятся З 5 в следующей зависимости: детали, а также преждевременному износу инструмента,При увеличении данного отношениябольше 80, значительно возрастаетнесущая способность инструмента, чтоприводит к увеличению зазора междуобрабатьваемой поверхностью деталии плоским участком инструмента. В результате этого существенно ухудшаетсяплоскостность обрабатьваемой детали,Как видно из фиг. 5, переход отплоского прямого и обратного скоса кгоризонтальному плоскому участку является резким. При скоростях относительного движения инструмента и детали до 150 м/мин и углах наклонаоскосов до 10 такой резкий переходне оказывает существенного влиянияна течение жидкой суспензии в зазоре, что подтверждается экспериментальной проверкой. Однако при болеевысоких скоростях и больших углахнаклона скосов, ьа упомянутых резкихпереходах возникают завихрения, приводящие к снижению производительности процесса обработки и ухудшениюкачества поверхности обрабатываемойдетали. Поэтому при высоких скоростях относительного движения деталии инструмента прямые и обратные скосы следует выполнять криволинейными,например по логарифмической образующей с плавным переходом в плоскийгоризонтальный участок.Инструмент работает следующим образом.До начала обработки включают автономный привод инструмента. Инструмент при этом должен находиться вобъеме суспензии. К вращающемуся вобъеме суспензии инструменту плавноподводят обрабатываемуюдеталь, которая может совершать сложное плоскопараллельное движение. При подводеплоской детали к инструменту междупрямыми и обратными скосами и плоскостью детали образуется жидкостныеклинья. За счет перепада давленияв этих клиньях в зазоре между деталью и плоским горизонтальным участком инструмента интенсивно течет поток суспензии, содержащий абразивные;частички. При столкновении их с поверхностью детали осуществляетсяудалениенеобходимого припуска.Инструмент был испытан при обработке кремневых пластин марки КДБ 7,5, ориентация 11 диаметром 76 мм.Ф 1206067 6Обработка осуществлялась в объемеЪ : 0 ( инструмент для сравнесуспензии следующего состава,вес.й: ния 1,двуокись кремния Азросип А" 2; Для первого инструмента м, /мг =едкое кали - 0,25; глицерин - 12; =0,025; В = 39,4 10 м, (Ъ соз к,. +перекись водорода - 2,5; деионизован + Ьг соз Жг )/В = 0,1. Скорость съеная вода - остальное. Скорость отно- ма составила 310м/с.сительного движения 2 м/с. Зазор Для второго инструмента К, / к =составил 310 м. Обработка прово- = 40; В = 13,8 ф 10 м, (Ьсоз м, +, дилась тремя инструментами. + Ь соз к )/В = 0,99.Параметры первого инструмента: 1 О Скорость съема составила 2,2 ую = 0,5 ; с 6 г = 20Ь =310 м; т 10 м/с, .Ъ = 1-10 м. Для инструмента У 3 скорость съег -9Параметры второго инструмента: ма составила 1,710 м/с.Ю 1 = 15 ; Фя = 0,375 ;Ь 110 м; Причем при обработке первым и втоЬ = 4 16 м,15 Рым инструментами на поверхностипластин наблюдалось меньшее количестПараметры третьего инструмента; .во следов воздействия абразивныхо -гм 1 = 15; кг = 0; Ь= 1 " 10 м; зерен двуокиси кремния,1206067 А-А пса МксгоруЧВЮ Составитель В. ВоробьевРедактор А. Ворович Техред З.Палий тор Муска Заказ 8615/14В 113035, М ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж "; У И Государственно елам изобретений ква, Ж, Раушс Подпискомитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5