CZ301194B6

CZ301194B6 - Zarízení a zpusob k rozrezávání materiálu

Info

Publication number: CZ301194B6
Application number: CZ20022365A
Authority: CZ
Inventors: Hammer@Ralf; Gruszynsky@Ralf; Kleinwechter@André; Flade@Tilo
Original assignee: Freiberger Compound Materials Gmbh
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2009-12-02
Also published as: DE10055286A1; SK286415B6; ATE271962T1; JP2004512989A; WO2002038349A1; SK9782002A3; CN100396460C; CN101066616A; RU2271927C2; JP2008135712A; CN1394161A; RU2002118120A; DE50102989D1; CZ20022365A3; EP1224067A1; JP4302979B2; US20030005919A1; EP1224067B1; TW590842B

Abstract

Zarízení k rozrezávání materiálu, predevším monokrystalu, je vytvoreno s rezným kotoucem (2) s koncentrickým otvorem, jehož okraj (3) tvorí rezný okraj, pricemž je rezný kotouc (2) otocný okolo své centrální osy k rozrezávání materiálu (1), s polohovacím zarízením k polohování rozrezávaného materiálu (1) k reznému kotouci tak, že rezný kotouc (2) se pri rozrezávání rotujíc pohybuje materiálem k odrezávání cásti (1a) materiálu (1), se zarízením k privádení chladicího-mazacího prostredku na rezný kotouc (2) a zarízením (12) k privádení plynného média na rezný kotouc. Pri zpusobu rozrezávání materiálu se materiál (1) rozrezává pomocí rezného kotouce (2), pronikajícího pri procesu rozrezávání rotujíc do materiálu (1), chladicí-mazací prostredek se privádí videno ve smeru rotace pouze z výstupní strany za pruchodem rezného kotouce (2) materiálem (1).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k rozřezávání materiálů, především monokrystalů, s řezným kotoučem s koncentrickým otvorem, jehož okraj tvoří řezný okraj, přičemž je řezný kotouč otočný okolo své centrální osy k rozřezávání materiálu, s polohovacím zařízením k polohování rozřezávaného materiálu vzhledem k řeznému kotouči tak, že se řezný kotouč při rozřezávání rotujíc pohybuje ío materiálem k odřezávání části materiálu, a s prvním zařízením k přivádění chladicího-mazacího prostředku na řezný kotouč, a se druhým zařízením k přivádění čisticího prostředku na řezný kotouč. Dále se vynález týká i způsobu rozřezávání materiálů, zejména k řezání s vnitřním otvorem monokrystalů, přičemž část materiálu se od materiálu odřezává prostřednictvím řezného kotouče vnikajícího rotujíc při řezacím procesu do materiálu, a přičemž se na řezný kotouč přivá15 di chladící-mazací prostředek a Čisticí prostředek.

Dosavadní stav techniky

Např. zJP 07304028 známý způsob rozřezávání monokrystalů, který se používá především k výrobě polovodičových desek, je rozřezávání vnitřním otvorem. Obr. 1 je schématické zobrazení k rozřezávání vnitřním otvorem v pohledem shora viděno ve směru střední podélné osy M monokrystalu, obecně materiálu L Jak je vidět na obr. 1, je monokrystal, který je vytvořen v podstatě válcovitě se střední podélnou osou M, upevněn na nezobrazeném držáku a společně s tímto je přemístitelný ve směru kolmo ke střední podélné ose M nezobrazeným posuvným zařízením. K rozřezávání, popř. řezání, desek je upraven řezný kotouč 2, který sestává z plechu 2a jádra, který má koncentrický vnitřní otvor a jehož okraj 3, obklopující vnitřní otvor, je osazen diamantovými zrny a tvoří tedy řezný okraj. Šířka plechu 2a jádra mezi jeho vnějším okrajem a vnitřním okrajem je větší než průměr monokrystalu, proto je na obrázku schématicky znázorněn pouze vnitřní okraj. Řezný kotouč 2 je otočný okolo své centrální osy R pohonem ve směru A, naznačeném na obrázku I. Řezný kotouč 2 a monokrystal jsou navzájem upraveny tak, že rotační osa R řezného kotouče 2 a střední podélná osa M monokrystalu probíhají paralelně ve vzájemném odstupu. Dále je materiál I pomocí posuvného zařízení pohyblivý kolmo ke své střední podélné ose M ve směru na řezný kotouč 2 tak, že řezný kotouč 2 pří rotování materiál I zcela prořezává v rovině kolmo kjeho střední podélné ose M, a od řezného kotouče 2 je pohyblivý do polohy, ve které se může odebírat odříznutá deska.

Uvnitř okraje 3 řezného kotouče 2, obklopujícího vnitřní otvor, je ve směru A otáčení před polohou Pi vstupu řezného kotouče 2 do materiálu 1, dále označované jako vstupní strana, upraveno přívodní zařízení 4 chladicího a mazacího prostředku na řezný okraj 3, Ve směru A otáčení po poloze P2 výstupu řezného kotouče 2 z materiálu 1, dále označované jako výstupní strana, je upraveno druhé přívodní zařízení 5 chladicího-mazacího prostředku. V provozu se před vstupem řezného kotouče 2 do materiálu I přívodním zařízením 4 nanáší na řezný okraj 3, popř. řezný kotouč 2, chladící-mazací prostředek, který se pak rotací řezného kotouče 2 transportuje do řezné spáry, vznikající při řezání. Při výstupu řezného kotouče 2 z materiálu 1 se druhým přívodním zařízením 5 znovu nanáší chladící-mazací prostředek, takže je zaručeno čištění a odtransportování odloučeného materiálu řeznou spárou. Chladicímu-mazacímu prostředku se přidávají přísady, které snižují povrchové napětí a tím vylepšují smáčení řezného kotouče 2. Známé zařízení má dále zařízení k intervalovému omývání plechu 2a jádra a upínacího systému.

U známého zařízení dochází k problému, že efektivní čištění a odtransportování odloučeného materiálu během řezání vyžaduje tolik chladíc ího-mazacího prostředku, že se řezná spára naplňuje chladicím-mazacím prostředkem a odloučeným materiálem. Tím může u úzkých řezných spár dojít k dotyku mezi plechem 2a jádra řezného kotouče 2 a úsekem la desky. Část fa desky je tažena adhezi na plech 2a jádra, a kvalita odříznuté desky se tak ovlivňuje negativně. U vel- 1 CZ 301194 B6 kých dotykových ploch může dojít k odtržení desky. Je-li naproti tomu množství chladicíhomazacího prostředku příliš nízké, čisticí a transportní účinek již nestačí. Kromě toho vedou přísady, snižující povrchové napětí, k lepšímu smáčení plechu 2a jádra, což podporuje odpařování a vysoušení řezného šlemu na plechu 2a jádra.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je připravit zařízení a způsob k rozřezávání desek pomocí rozřezávání vnitrním io otvorem, které, popř. který, zamezuje výše uvedeným nevýhodám.

Úkol se řeší zařízením k rozřezávání materiálů, především monokrystalů, s řezným kotoučem s koncentrickým otvorem, jehož okraj tvoří řezný okraj, přičemž je řezný kotouč otočný okolo své centrální osy k rozřezávání materiálu, s polohovacím zařízením k polohování rozřezávaného materiálu vzhledem k řeznému kotouči tak, že se řezný kotouč při rozřezávání rotujíc pohybuje materiálem k odřezávání části materiálu, a s prvním zařízením k přivádění chladicího-mazacího prostředku na řezný kotouč, a se druhým zařízením k přivádění čisticího prostředku na řezný kotouč. Podle vynálezu je prvnímu a druhému zařízení přiřazeno řízení k provádění chlazení a čištění časově od sebe odděleně, a sice k přivádění chladicího-mazacího prostředku během řeza20 čího procesu a čisticího prostředku po řezacím procesu, když je část již oddělena od materiálu.

Výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že řízení je upraveno k přivádění malého objemového proudu chladicího-mazacího prostředku a relativně ktomu většího objemového proudu čisticího prostředku.

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že třetí zařízení k přivádění plynného média má trysku, která je upravena k nanášení plynného média na okraj.

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že první zařízení k přivádění chladicího-mazacího prostředku a třetí zařízení k přivádění plynného média jsou uspořádány k přivádění chladicího-mazacího prostředku a plynného média jsou uspořádány k přivádění chladicího-mazacího prostředku a plynného média z výstupní strany po průchodu řezného kotouče materiálem,

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že druhé zařízení k přivádění čisticího prostředku, především chladicího-mazacího prostředkuje upraveno ze strany výstupu.

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že první zařízení k přivádění chladicího-mazacího prostředku má trysku, která je upravena pro nanášení chladicího-mazacího prostředku na okraj.

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že má řízení, které je upraveno pro ovládání prvního zařízení během procesu rozřezávání k přivádění pouze tak malého minimálního množství chladicího-mazacího prostředku, které právě ještě zajišťuje chlazení a mazání.

Další výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že v pracovní poloze nad prvním zařízením je upraven zásobník pro chladicí-mazací prostředek, který je přes vedení spojen s prvním zařízením pro přívod působením gravitace.

so Úkol se dále řeší způsobem rozřezávání materiálů, zejména k řezání s vnitřním otvorem monokrystalů, přičemž část materiálu se od materiálu odřezává prostřednictvím řezného kotouče vnikajícího rotujíc při řezacím procesu do materiálu, a přičemž se na řezný kotouč přivádí chladicímazací prostředek a čisticí prostředek. Podle vynálezu se chlazení a čištění provádí vzájemně časově odděleně tak, že se chladicí-mazací prostředek přivádí během řezacího procesu a čisticí prostředek po řezacím procesu, když byla část oddělena od materiálu, přičemž chladicí-mazací

-2cz wim «ο prostředek se přivádí malým objemovým proudem a čisticí prostředek vzhledem k tomu větším objemovým proudem.

Výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se chladicí-mazaeí prostředek přivádí ve směru rotace pouze z výstupní strany po průchodu řezného kotouče materiálem.

Další výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se řeznému kotouči na okraj přivádí plynné médium, především stlačený vzduch.

io Další výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá vtom, že se plynné médium přivádí řeznému kotouči ve směru rotace po výstupu řezného kotouče z materiálu.

Další výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se používá chladicí-mazací prostředek s přídavkem, který zvyšuje povrchové napětí.

Zařízení a způsob podle vynálezu mají především výhodu, že se během řezného procesu vyžaduje méně chladicího-mazacího prostředku než u známých řešení. Tím se zhotovuje vysoce kvalitní řez.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schématické zobrazení známého zařízení, viděno v pohledu shora ve směru podélné osy monokrystalu, obr. 2 schématické zobrazení formy provedení zařízení podle vynálezu viděno v pohledu shora ve směru střední podélné osy monokrystalu, obr. 3 schématické zobrazení kroku chlazení způsobu podle vynálezu, obr. 4 schématické zobrazení kroku rozdělování chladicího-mazacího prostředku na řezném nástroji před řezem, obr. 5 schématické zobrazení kroku řezání a obr. 6 schématické zobrazení kroku čištění u způsobu podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Jak je vidět především na obr. 2, má zařízení podle vynálezu ve známém způsobu držák a posuvné zařízení pro materiál I, konkrétně monokrystal, jakož i řezný kotouč 2 s plechem 2a jádra a s diamantovým zrnem osazeným okrajem 3 vnitřního otvoru řezného kotouče. Na rozdíl od známého zařízení má zařízení podle vynálezu první zařízení JO k přivádění chladicího-mazacího prostředku na okraj 3 vnitřního otvoru a na řezný kotouč 2, které je upraveno viděno ve směru rotace řezného kotouče 2, z výstupní strany na poloze P2 po průchodu monokrystalem. První zařízení JO pro přívod chladicího-mazacího prostředku je vytvořeno například jako tryska. Dále je upraveno druhé zařízení JI pro přívod čisticího prostředku z výstupní strany v oblasti vnitřního otvoru. Kromě toho je rovněž z výstupní strany upraveno třetí zařízení J2 k přivádění plynného média, především stlačeného vzduchu, na řezný kotouč 2 a především okraj 3.

Provoz zařízení podle vynálezu a způsob podle vynálezu je vidět na obr. 3 až 6. Před řezným, popř. rozřezávacím, procesem jsou řezný kotouč 2 a materiál 1 navzájem odděleny. Potom se materiál 1 pohybuje relativně k řeznému kotouči 2 a tento vstupuje rotujíc do materiálu I monokrystalu k rozřezávání. Jak je znázorněno na obr. 3, přivádí se během procesu rozřezávání prvním

-3CZ 301194 B6 zařízením 10 chladicí-mazací prostředek s nepatrným objemovým proudem, tzn. menší rychlosti v a menším tlakem p, okraji 3, který tvoří řezný okraj.

Jako chladicí-mazací prostředek se využívá chladicí-mazací prostředek s přídavkem, který zvy5 suje povrchové napětí δ chladicího-mazacího prostředku, a tedy zhoršuje smáčení plechu 2a jádra. Tím dochází ke špatnému smáčení plechu 2a jádra řezného kotouče 2, a tvoří se kapky 20 chladicího-mazacího prostředku na povrchu plechu 2a jádra. Rovněž se během procesu rozřezávání, jak je znázorněno na obr, 4, vhání třetím zařízením 12 stlačený vzduch na okraj 3, čímž se vyrovnává špatné smáčení. Stlačený vzduch dále přispívá ke tvoření kapek 20 a k jejich rozděloi o vání. Jak je znázorněno na obr. 5, proniká během procesu rozřezávání řezný kotouč 2 okrajem 3 a kapkami 20 chladicího-mazacího prostředku, vzniklými na povrchu plechu 2a jádra, do materiálu 1 k odříznutí části ja desky. Přivádí se stále vzduch a chladicí-mazací prostředek s menším tlakem p. Kapky 20 chladicího-mazacího prostředku na plechu 2a jádra zachycují na čas řezání odloučený materiál a rozdělují ho na plechu jádra, aniž by došlo k vysoušení nebo dotyku desky.

Po procesu rozřezáváni se materiál 1 a odříznutá deska pohybuje posuvným zařízením od řezného kotouče 2 pryč,, takže jsou řezný kotouč 2 a monokrystal, popř. odříznutá deska, navzájem odděleny, jak je znázorněno na obr. 6. Nyní se provádí Čištění a odtransportování materiálu, nahromaděného na plechu 2a jádra a uzavřeného do kapek 20 tím, že se přivádí stlačený vzduch s vysokým tlakem p třetím zařízením 12 a současně se přivádí čisticí prostředek v dostatečném množství a s větší rychlostí v prvním zařízení ]_[.

Způsob podle vynálezu je tedy dvoustupňový způsob, u kterého se během procesu rozřezávání chlazení řezného nástroje, víření chladicího prostředku, uzavírání odloučeného materiálu do kapek chladicího-mazacího prostředku a rozdělování a hromadění kapek chladicího-mazacího prostředku s odloučeným materiálem uskutečňuje za působení odstředivé síly. Ve druhém stupni se poté, co monokrystal odjel od řezného kotouče 2, provádí čištění a odtransportování odloučeného materiálu vysokým tlakem vzduchu a dostatečným přívodem chladicího-mazacího prostředku. Čisticí prostředek, použitý ve druhém stupni, může být identický s chladicím-mazacím prostředkem, může to však být také jiná substance, jako např. voda. Chladicí-mazací prostředek a čisticí prostředek tedy mohou mít rozdílné vlastnosti.

U způsobu podle vynálezu se k chlazení a mazání vyžaduje mnohem méně chladicího-mazacího prostředku než k čištění a odtransportování odloučeného materiálu. Vysoce kvalitní řez se může provádět pouze s takto menším množstvím chladicího-mazacího prostředku. Během vlastního řezného procesu se množství chladicího-mazacího prostředku nastavuje na minimálně potřebné množství, aby se zaručilo chlazení a mazání. Řezná spára je volná a zamezuje se dotyku mezi plechem 2a jádra a částí la desky. Při čištění je však optimální podstatně vyšší objemový proud. Tyto požadavky si odporují. Chlazení a čištění se proto časově odděluje, protože jsou pro oba kroky optimální rozdílné objemové proudy.

Místo přivádění stlačeného vzduchuje také možné přivádět jiný plyn, např. dusík.

Ve výhodné formě provedení je, jak je znázorněno na obr. 2, k přivádění chladicího-mazacího prostředku k prvnímu zařízení 10, které předává malé množství chladicího-mazacího prostředku během řezného procesu, upraven zásobník 30, který se v pracovní poloze nachází v konstantní vzdálenosti nad prvním zařízením 10 a který je vedením 31 spojen s tímto prvním zařízením W. V zásobníku 30 se nachází chladicí-mazací prostředek, který se prvnímu zařízení 10 přivádí vedením pouze pod vlivem gravitace, popř. pod hydrostatickým tlakem. Vzduchové bubliny ve vedení se odvádějí směrem nahoru. Tím se tedy zaručuje, že také u malých přiváděných množství chladicího-mazacího prostředkuje zaručeno konstantní přivádění bez bublin.

Vynález se hodí k rozřezávání nejrůznějších materiálů 1, např. pro optická skla, plasty a jiné.

-4CZ JU11V4 BO

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení k rozřezávání materiálu (l), především monokrystalů, s řezným kotoučem (2) s koncentrickým otvorem, jehož okraj (3) tvoří řezný okraj, přičemž je řezný kotouč (2) otočný okolo své centrální osy (R) k rozřezávání materiálu (1), s polohovacím zařízením k polohování rozřezávaného materiálu (1) vzhledem k řeznému kotouči (2) tak, že se řezný kotouč (2) při rozio řezávání rotujíc pohybuje materiálem (1) k odřezávání části (1 a) materiálu (1), a s prvním zařízením (10) k přivádění ch ladič ího-mazacího prostředku na řezný kotouč (2), a se druhým zařízením (11) kpřivádění čisticího prostředku na řezný kotouč (2), vyznačující se tím, že prvnímu zařízení (10) a druhému zařízení (11) je přiřazeno řízení k provádění chlazení a čištění časově od sebe odděleně, a sice k přivádění chladíc ího-mazacího prostředku během řezacího

15 procesu a čisticího prostředku po řezacím procesu, když je část (l a) již oddělena od materiálu (1).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že řízení je upraveno k přivádění menšího objemového proudu chladicího-mazacího prostředku a vzhledem k tomu většího objemového proudu čisticího prostředku.
3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2 se třetím zařízením (12) k přivádění plynného média na řezný kotouč (2), vyznačující se tím, že třetí zařízení (12) kpřivádění plynného média má trysku, kteráje upravena k nanášení plynného média na okraj (3).

25
4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že první zařízení (10) k přivádění chladicího-mazacího prostředku a třetí zařízení (12) k přivádění plynného média jsou uspořádány k přivádění chladicího-mazacího prostředku a plynného média z výstupní strany po průchodu řezného kotouče (2) materiálem (1),

30 5. Zařízení podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že druhé zařízení (11) k přivádění čisticího prostředku, zejména chladicího-mazacího prostředku, je upraveno ze strany výstupu.

6. Zařízení podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že první zařízení

35 (10) k přivádění chladicího-mazacího prostředku má trysku, kteráje upravena pro nanášení chladicího-mazacího prostředku na okraj (3),

7. Zařízení podle některého z nároků laž 6, vyznačující se řízením, které je upraveno pro ovládání prvního zařízení (10) během procesu rozřezávání k přivádění pouze tak malého

40 minimálního množství chladicího-mazacího prostředku, které právě ještě zajišťuje chlazení a mazaní.

8. Zařízení podle některého z nároků 1 až 7 , vyznačující se tím, že v pracovní poloze nad prvním zařízením (10) je upraven zásobník (30) pro chladící-mazací prostředek, který

45 je přes vedení (31) spojen s prvním zařízením (10) pro přívod působením gravitace.

9. Způsob rozřezávání materiálů (1), zejména k řezání s vnitřním otvorem monokrystalů, přičemž část (la) materiálu (1) se od materiálu (1) odřezává prostřednictvím řezného kotouče (2) vnikajícího rotujíc při řezacím procesu do materiálu (1), a přičemž se na řezný kotouč (2) přivádí

50 chladicí-mazací prostředek a čisticí prostředek, vyznačující se tím, že chlazení a čištění se prování vzájemně Časově odděleně tak, že se chladicí-mazací prostředek přivádí během řezacího procesu a čisticí prostředek po řezacím procesu, když byla část (la) oddělena od materiálu (1), přičemž chladicí-mazací prostředek se přivádí menším objemovým proudem a čisticí prostředek vzhledem k tomu větším objemovým proudem.

-5CZ 301194 B6

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že se chladicí-mazací prostředek přivádí ve směru rotace pouze z výstupní strany po průchodu řezného kotouče (2) materiálem (1).
5 11. Způsob podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že se řeznému kotouči (2) na okraj (3) přivádí plynné médium, především stlačený vzduch.

12. Způsob podle některého z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že se plynné médium přivádí řeznému kotouči (2) ve směru rotace po výstupu řezného kotouče (2) z materiálu

κ. (1).

13. Způsob podle některého z nároků 9ažI2, vyznačující se tím, že se používá ehladicí-mazací prostředek s přídavkem, který zvyšuje povrchové napětí.

2 výkresy

-6CL JlHiy*· DO obr. 1