CC BY
15
ал крупенншов., ад кжыитг
3. Наиболее эффективным в своей реализации является способ комбинированной злектроэрозионной обработки и распределения формообразующих точек торцового эвольвентного профиля боковой поверхности зуба 3PL Независимо от степени точности SH и их размеров мри прочих равных условиях способ комбинированной обработки позволяет сократить Т0 э на 25 % по сравнению со способом при
nl=const5 на 20 % по сравнению со способом при ^const.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кравченко Д.В» Обеспечение точности цилиндрических зубчатых изделий на операциях электроэрозионного вырезания, выполняемых на станках с ЧПУ: Дис.... канд. техн. наук. Ульяновск: УлГТУ, Í998. 333 с.
2. Худобкн Л .В., Рязанов С. И ., Кравченко Д. В . Точность формы эвольвентных боковых поверхностей зуба, обеспечиваемая электроэрозионным вырезанием на станках с ЧПУ // Вестник машиностроения. 1998. №10. С. 32 - 36.
3. К р а в ч е в: к о Д. В., Юдаков Д. В . К вопросу обеспечения точности формы; эвольвентных боковых поверхностей зубьев электроэрозиошяьш вырезанием на станках с ЧПУ при линейной интерполяции /У Вестник УлГТУ. Серия «Машиностроение, строительство». Ульяновск: УлГТУ, 1999. Вып. 3. С.77 -81. ■
4. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка научных основ ресурсосберегающих технологий изготовления деталей машин» (заключительный), г/б НИР Же 34 - 48. Ульяновск: УлГТУ, 2001. 118 с.
5. Худо б и н Л . В ., Кравченко Д.В., Рязанов С. И. Точность взаимного расположения боковых поверхностей зубьев колеса при злектрсэрозионной обработке // СТИН. 1999, №4. С 34-38.
Ульяновский государственный технический университет
УДК 621.315.592
ОТ. КРУПЕННИКОВ, А. В. КИНЬШИН
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРЕЗАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ. МАТЕРИАЛОВ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМИ
ОТРЕЗНЫМИ КРУГАМИ
Приведены результаты экспериментальных исследований процесса разрезания заготовок из неметаллических материалов алмазными отрезными кругами с наружной и внутренней режущей кромкой с использованием гидро- и пневмостабилтирующих устройств, а также пассивной контактной стабилизации.
На современном этапе развития микроэлектроники к качеству подложек, на которых формируют элементы топологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, предъявляют беспрецедентно высокие требования. При этом известно, что наибольшее количество дефектов на подложках возникает в ходе проведения операции разрезания заготовок (слитков). Применение устройств, стабилизирующих режущую кромку отрезного круга, позволяет не только улучшить качество полученных пластин, но и снизить потери дорогостоящего материала на пропил [1].
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРЕЗАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
К4 ТЕР НАЛОВ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМИ ОТРЕЗНЫМИ КРУГАМИ
1сож
Рис.1. Схема экспериментальной установки на базе станка <<Алмаз-6М»: 1 - кожух, 2 - АКВР, 3 - сопло для очистки режущей кромкя, 4 - заго-
Эффективность стабилизации алмазных кругов экспериментально исследовали на отрезном станке "Алмаз -6JVP (рис. 1)5 предназначенном для разрезания заготовок алмазными кругами с внутренней режущей кромкой (АКВР), и на станке GS-400 (рис. 2) для разрезания алмазными отрезными кругами с наружной режущей кромкой (АОК). Станки были оснащены оригинальными устройствами для пневмо- и гидростабилизации и установкой для пассивной контактной стабилизации круга. Отрезные станки были также снабжены устройствами для правки отрезного круга и станциями подачи и очистки СОЖ, а при использовании пневмостабилизирующего устройства - дополнительно компрессором.
Разрезание заготовок проводили АКВР типоразмера 422 х 152 х 0,32 мм характеристики АС6 50/40, выбран-товка, сопло для подачи СОЖ в зону ной согласно рекомендациям ГОСТ 26004-83, и АОК
° ра 0ТКИ фирмы "Winter" D251 С23 BZ 335 (АС6 250/200) типо-
размера 400x30x1,8 мм [2]. В качестве правящего инструмента использовали шлифовальные бруски характеристики 24А(25А) 6-8 ПС1-СТ19К размерами 16 х 16 ч .15С мм. От образцов из оптического стекла К 108 ТУ 31770-85 отрезали пластины тодщьчой 2 мм (для АОК), от образцов из графита МПГ-6 размерами 16 ж 45 х 250 мм - пластины толщиной 1,5 мм (для АКВР). При исследовании эффективности пассивной контактной стабилизации режущей кромки АКВР на заготовку предварительно наклеивали с помощью эпоксидного клея ЭДП ТУ 6-15-1070-82 "материал-стабилизатор" (л шопдаст марки ПХВ 1 - 115, графит МПГ-6. оптическое стекло К 108) толщиной 20 мм.
Окружная ckí рость круга АОК составляла 30 м/с, а врезную подачу Vs изменяли в диапазоне от 10 до 90 мм/мин. Окружную скорость АКВР Ук варьировали в интервале (10 - 20) м/с, врезную иодачу Vs - в диапазоне (10-50) мм/мин. В качестве СОТС в экспериментах использовали 2 %-ную полусинтетическую СОЖ Аквол-11 [3, 4], которую подавали либо из двух сопл, расположенных до и после зоны врезания, либо вместо стандартного сопла перед зоной врезания устанавливали устройство для гидростабилизации круга и подача СОЖ осуществлялась через два симметрично расположенных относительно АКВР насадка.
Установлено, что при активной стабилизации гидроустройством кругов АОК площадь сколов снизилась в 1,56-2,15 раза, при использовании пневмоус-
тройств значение SCK уменьшилось в 1,32-2,42 раза; а при разрезании заготовок с наклеенным пассивным "стабилизатором" - в 1,92-2,76 раза по сравнению с традиционным разрезанием (рис. 3).
Ширина пропила 5П при разрезании АОК без ста- Рис 2 Схема экспериментальной ус-
билизации больше, чем при разрезании с пневмоста- тановки на базе станка "GS-400": 1 -
билизацией режущей кромки отрезного круга на 1- отрезной круг; 2 - кожух; 3, 5 - насад-
4 %, на 4-7% - по сравнению с гидростабилизацией и ки;4- заготовка; 6 - шпиндель станка
ОТ. КРУПЕННИКОВ, А.В. КИНЬШИН
на 10-14% - в случае применения пассивной контактной стабилизации (рис. 4).
Как видно из рис.5, параметр Ка шероховатости поверхностей пластин, отрезанных кругом АОК традиционным способом, на 11-30% превышает На пластин, отрезанных с применением пневмостабилизации, на 24-41% - с гидростабилизацией, на 150-170% - с
а б
Рис. 3. Зависимость площади сколов Бск от количества резов Мр (а) и лрезной подачи У5 (б): 1 - традиционное разрезание АОК; 2 - разрезание с гидростабилизадией; 3 - разрезание с пневмостабилизацией; 4, 5 - разрезание с пассивной контактной стабилизацией пенопластом и оптическим стеклом соответственно
Как показал анализ экспериментальных данных, увеличение числа резов приводит к незначительному росту параметра На (рис. 6, а), так как круг АКВР в проиессе работы без правки постепенно засаливается. Ухудшение шероховатости наблюдается также при увеличении скорости врезной подачи У8 (рис. 6, б), что объясняется усилением хрупкого разрушения материала заготовки. Повышение окружной скорости круга Ук приводит к сни-
ММ
2,4
2,2 2,0
1 "" /2
^3
\ 4
ММ
2,45 2,35 2,25 2,15
1
3 ч 2
\ 4 5
8 10 Мр,шт
0
20
40 60 V,, мм/мин
а б
Рис. 4. Зависимость ширины пропила 5П от количества резов Мр (а) и врезной подачи У5 (б): 1, 2, 3, 4, 5 - см. надпись к рис. 1
жению значения Ка на 13-15% (рис. 6, в), что связано с улучшением условий резания.
При этом применение устройств стабилизации режущей кромки АКВР позволило снизить шероховатость графитовых пластин по параметру Ка в среднем на 26-27% при использовании гшевмо- и гидростабилизации и на 42% при стабилизации пассивным контактным способом по сравнению с традиционным разрезанием. Наибольший эффект от пассивной контактной стабилизации обусловлен повышенной степенью демпфирования осевых колебаний режущей кромки круга при прорезании слоя вспомогательного мате-
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРЕЗАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМИ ОТРЕЗНЫМИ КРУГАМИ
риала (пенопласта) по сравнению с другими стабилизирующими устройствами. Однако использование графита в качестве "стабилизатора" не привело к положительному результату, так как круг АКВР разрезал заготовку большего размера (графитовый слиток + графитовый "стабилизатор") и быстрее засаливался.
10 Np,nrr
К
мкм
2,0
1,5
1,0
1
3 2
4
20
40 60 б
Vs, мм/мин
Рже. 5. Зависимость шероховатости Ла от количества резов Мр (а) и врезной подачи ¥§ (б): 1» 2,3,4, 5 - см. надпись к рис. 1
Как видно из рис. 79 а, увеличение числа резов как и в случае с шероховатостью, приводит к росту ширины пропила 6П. Однако повышение окружной скорости круга У К5 наоборот, увеличивает 5П (рис. 7, в), так как при этом наблюдается рост вибраций режущей кромки АКВР, Уменьшение 5П с увеличением скорости-врезной подачи. ¥ь (рис. 7, б) объясняется тем, что режущая кромка при больших значениях У8 не успевает "разбить" птюпил, "
К
мкм 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35
\
\ \ 1
\
/ \
/ 4 \ 2
0
8 Np,nrr
К
МКМ
0,55 0,50 0,45 0,40 0,35
к
\
Зх \ 5
Unm
-7— -i-
4 —\— 2
0
10 20
30 Vs, мм/мин
\ '"
3 \ 5
/ 4 2
10 12 14 16 Vk,M/c
Рис. 6. Зависимость шероховатости (11а) от количества резов Мр (а), врезной подачи V«. (б), -окружной скорости круга АКВР ¥к (в); 1 - традиционное разрезание; 2-е гидро-ста-билизацией; 3-е пневмостаби-лизацией; 4,5 - с пассивной контактной стабилизацией пенопластом и графитом соответственно
ОТ. КРУПЕННИКОВ, А.В. КИНЫЛИН
Применение стабилизирующих устройств позволило уменьшить ширину пропила 5П по сравнению с базовым вариантом на 10 % при пневмостабилизации, на 11 % при гидростабилизации и на 7 % при пассивной контактной стабилизации режущей кромки отрезного круга с внутренней режущей кромкой.
Анализ результатов исследования разрезания с пассивной контактной стабилизации показал, что свойства материала-стабилизатора в значительной степени влияют на качество реза и отрезанных пластин. Так изменение модуля упругости Е с 0,610*1011 Па (графит) до 0,0854 О11 Па (пенопласт) при разрезании АКВР привело к уменьшению ширины пропила 5П на 11% и параметра Ка на 38%.
в
Рис, 7. Зависимость ширины пропила 5П от количества разов Мр (а), врезной подали У5 (б), окружной скорости круга АКВР ¥к (в); 1 -традиционное разрезание; 2-е гидростабилизацией; 3-е пневмоста-билизацией; 4, 5 - с пассивной контактной стабилизацией пенопластом и графитом соответственно
Таким образом, применение устройств для стабилизации режущей кромки отрезного круга позволяет улучшить качество отрезанных пластин и уменьшить потери материала на пропил.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кру пенников О . Г. Повышение эффективности операции разрезания заготовок из полупроводниковых и диэлектрических материалов на пластины алмазными отрезным кругами. Дне. ... канд. техн. наук: 05.02.08. Ульяновск: УлПИ, 1994.282 с.
2. Порошки, инструмент и пасты из синтетических алмазов: Каталог - справочник / Под ред. Н.В. Новикова. Киев.: Наукова думка, 1981. 142 с.
3. Изделия электронной техники. Технические требования к технологическому процессу изготовления пластин кремния: ОСТ 11 14.7003-86. Введ. 01.07.87. М.: ВНИИ 'Электростандарт", 1987. 40 с.
■ 4. ГОСТ 26004-83. Круи алмазные отрезные с внутренней режущей кромкой. Технические условия.
Ульяновский государственный технический университет
