DE60103123T2

DE60103123T2 - Schleifspindel für schleifmaschinen mit abschnittsweise harzgebundener grober und feiner körnung

Info

Publication number: DE60103123T2
Application number: DE60103123T
Authority: DE
Inventors: Andrew Mark STOCKER
Original assignee: Unova UK Ltd
Current assignee: Intermec Europe Ltd
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: GB2360965B; ES2220703T3; GB0002251D0; US6739954B2; US20030003853A1; KR20020081291A; ATE265912T1; EP1251996B1; WO2001056739A1; DE60103123D1; AU2001223873A1; CN1424953A; JP2003521816A; EP1251996A1; GB0100613D0; GB2360965A

Description

Die Erfindung betrifft Schleifmaschinen und Schleifscheiben zur Verwendung in solchen Maschinen zum Schleifen von Kerben in den Rändern von Scheiben, z.B. Siliziumwafern, zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, und Verfahren zum Schleifen von Kantenbereichen solcher Scheiben, um darin Nocken auszubilden. Da die Nocken verhältnismäßig kleine Abmessungen relativ zu der Größe der Wafer haben werden Schleifscheiben, wie sie zur Herstellung solcher Kerben verwendet werden, im allgemeinen als Schleifstifte bezeichnet.
Hintergrund der Erfindung
Eine Schleifmaschine zum Schleifen von Scheiben ist in der WO 97148522 beschrieben und wird als Stand der Technik eingeführt. WO 97/48522 beschreibt die Verwendung einer metallgebundenen CBN oder Diamant-Schleifscheibe an einer Schleifmaschine, um die Kante einer Scheibe, z.B. eines Halbleiter-Wafers, grob zu schleifen, bevor eine weichere, harzgebundene CBN-Scheibe zum Feinschleifen der Scheibenkante eingesetzt wird, und beschreibt ferner eine eine an Ort und Stelle anzuwendende Technik zur Ausbildung und erneuten Ausbildung einer Nut in einer harzgebundenen CBN-Schleifscheibe, um an der Scheibenkante die geforderte Form zu schleifen.
Die Maschine weist auch einen Schleifstift kleinen Durchmessers zum Schleifen einer Kerbe mit vorbestimmten Proportionen um die Kante der Schleifscheibe herum auf.
Aus der britischen Patentschrift Nr. 2335620 ist ein Schleifstift zum Kerbschleifen bekannt, wie er z.B. bei der in der WO 97/48522 beschriebenen Maschine eingesetzt werden kann. Der Stift besitzt einen zylindrischen Bereich, der ausreichend lang ist, damit eine Folge von profilierten Nuten zur Herstellung der Kerbe ausgebildet werden können, wobei dann, wenn eine solche Nut so stark abgenutzt ist, dass sie nicht mehr weiter benutzt werden kann, eine oder mehrere weitere Nuten in dem Stift ausgebildet werden können. Eine Ausführungsform eines Stiftes, der in der genannten Druckschrift beschrieben ist, ist ein Stift mit einem metallgebundenen Diamantabschnitt, der axial näher der Stiftspindel ausgebildet ist, und mit einem harzgebundenen Formabschnitt, der in axialer Richtung weiter von der Spindel entfernt ist. Im Betrieb wird eine Nut in dem metallgebundenen Abschnitt zum Grobschleifen der Kerbe und eine Nut in dem harzgebundenen formbaren Abschnitt zum Feinschleifen der Kerbe verwendet.
Ein Problem, das bei der vorbeschriebenen Anordnung des Schleifstiftes auftritt, ist das Aufeinander-Ausrichten der metallgebundenen und der harzgebundenen Abschnitte.
Beschreibung der Erfindung
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Schleifstift mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen.
Mit der Erfindung wird das Problem der Ausrichtung der entsprechenden, für das Grob- und Feinschleifen der Kerbe zu verwendenden Abschnitte dadurch gelöst, dass ermöglicht wird, die gleiche Nut-Abricht- oder Form-Schleifscheibe, die auf der gleichen Maschine befestigt ist, zur Ausbildung beider oder aller Nuten zu verwenden.
Vorzugsweise beträgt die Größe der Körnung für das Grobschleifen der Kerbe zwischen dem Zwei- und Dreifachen der Größe der Körnung für das Feinschleifen der Kerbe.
Einer oder beide Grobschleif- und Feinschleif-Abschnitte des zylindrischen Stiftes, insbesondere jedoch letzterer, können so lang ausgeführt sein, dass ein oder mehrere weitere Nuten nacheinander ausgebildet werden können, wenn die erste Nut für einen weiteren Betrieb einen zu hohen Verschleiß aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Schleifmaschine, vorzugsweise eine CNC-Schleifmaschine, nach den Merkmalen des Anspruches 5.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von Kerbschleif-Nuten in einem Schleifstift nach Anspruch 7.
Die Formschleif-Scheibe kann auf der gleichen Spindel wie das Werkstück befestigt sein.
Das Schleifmaterial kann grobkörniges, harzgebundenes CBN oder Diamant im Falle des Grobschleif-Abschnittes und feinkörniger, harzgebundener Diamant im Falle des Feinschleif-Abschnittes sein.
Der Ausdruck „harzgebunden", wie er in vorliegender Anmeldung verwendet wird, umfasst das Verbinden mit einem glasartigen Material.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Gegensatz zu der Offenbarung nach 7 des britischen Patentes 2335620, bei dem ein harzgebundener Abschnitt anstelle eines metallgebundenen Abschnittes verwendet wird, vorzugsweise der Abschnitt für das Feinschleifen näher an der Stiftspindel ausgebildet ist, d.h. an dem steiferen Abschnitt des Stiftes.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische, nicht maßstabsgestreue Ansicht von der Seite, auf der normalerweise der Bedienende einer Schleifmaschine steht, wobei ein formbarer Schleifstift auf einer Spindel aufgenommen dargestellt ist,
2 eine nicht maßstabsgetreue seitliche Ansicht, von der Seite gesehen, an der normalerweise der die Maschine nach 1 Bedienende steht, und die eine Teilanordnung zeigt,
3 eine Endansicht der Maschine nach den 1 und 2,
4 eine Seitenansicht des Endes der Teilanordnung der Maschine in vergrößertem Maßstab und teilweise im Schnitt,
5 eine perspektivische Ansicht des formbaren Stiftes, und
6 eine perspektivische, nicht maßstabsgetreue Ansicht des formbaren Stiftes mit einer ersten Nut zum Grob-Kerbschleifen und einer zweiten Nut zum Fein-Kerbschleifen.
Beschreibung
Die 1, 2 und 3 zeigen einen Teil einer Gesamtmaschinenanlage für das Kerbschleifen von kreisförmigen Scheiben (Wafern) aus Silizium oder ähnlichem Material.
Die in den 1 – 3 gezeigte Maschine weist einen Steuerschrank 10 auf, von dem ein Maschinenbett 12 ausgeht, das eine schwimmende Plattform 14 aufnimmt, die auf drei Füßen steht, die Vibrationen absorbieren, und von denen einer in 1 mit 16 gezeigt ist; der zweite Fuß 18 ist zentrisch vor dem Basisbereich 22 angeordnet und in 1 gestrichelt angedeutet; der dritte Fuß ist mit 20 in 3 dargestellt.
Die Plattform 14 umfasst eine integrale Stützkonstruktion oder Basis 22, die einen Aufspannkopf 24 aufnimmt, der in axialer Richtung längs einer Führungsbahn 26 gleitend angeordnet ist; die Führungsbahn 26 ist auf einer Oberseite der Basis 22 befestigt; der Aufspannkopf nimmt einen Spindelantriebsmotor 28 und eine Vakuum-Spannvorrichtung 30 auf, an der zu schleifende Wafer festgelegt werden.
Das Kantenschleifen wird mit Hilfe einer Schleifscheibe 32 durchgeführt, die eine Anzahl von Ringnuten, z.B. 34, besitzt, die mit der Kante eines Wafer-Werkstückes in Eingriff kommen, das in 2 mit 36 bezeichnet ist.
Die Schleifscheiben-Spindel (nicht dargestellt), die in einer Lageranordnung 38 aufgenommen ist, wird durch einen Elektromotor 40 in Rotation versetzt.
Die Vorrichtungen 38 und 40 sind auf einem generell mit 42 bezeichneten Ständer aufgenommen, der nahe der Mittenlinie der Plattform 14 an einer Seite einer steifen Verstärkungsplatte 44 befestigt ist, die über Flansche mit der Plattform 14 längs ihrer Basis verschraubt und am oberen Ende durch Schrauben über einem weiteren Flansch 46 mit der Maschinenbasis 22 befestigt ist. Die Funktion der Platte 44 besteht darin, die Steifigkeit der Plattform 14 relativ zur Basis 22 zu erhöhen und Querschwingungen aufzunehmen, die ansonsten in die Maschine eingeführt würden.
Im gleichen Abstand und auf der gegenüberliegenden Seite der Platte 44 ist ein zweiter Ständer 48 angeordnet, der eine Führungsbahn 50 aufnimmt, auf der ein zweiter Spindelantrieb 52 befestigt ist, der seinerseits eine Kerb-Schleifspindel 57 mit einem Kerb-Schleifstift 53 am einen Ende und einem zugeordneten Spindelmotor 55 aufnimmt.
Eine Axialbewegung des Spindelantriebs 52 wird durch eine Antriebseinheit 54 (siehe 2) erzielt. Der Spindelantrieb 52 kann auch verwendet werden, um den Innendurchmesser einer ringförmigen Scheibe zu schleifen.
Die Schleifspindeln für die Aufspannkopf-Kante und die Kerbe sind in Luftlagern aufgenommen und die Aufspannkopf-Spindel hat typischerweise einen Drehzahlbereich von 2 bis 1000 U/min; die Kanten-Schleifspindel hat typischerweise einen Drehzahlbereich von bis zu 6000 U/min, und die Drehzahl der Nocken-Schleifspindel 53 beträgt typischerweise bis zu 70 000 U/min.
Auf der Aufspannkopf-Spindel sind an der Rückseite der Spannvorrichtung 30 Form-Schleifscheiben befestigt, die in 2 mit 56 und 58 bezeichnet sind. Das Weiterschalten des Aufspannkopfes 24 in Richtung des Pfeiles 60 in 2 ermöglicht, dass die Werkstückscheibe 36 mit einem der Schlitze, z.B. 34, in der Schleifscheibe 32 in Eingriff kommt, und eine weitere Bewegung in Richtung des Pfeiles 60 ermöglicht, dass die Scheibe 36 von der Endfläche 62 der Schleifscheibenanordnung gelöst wird und ermöglicht, dass die Formscheiben 56 oder 58 in die entsprechenden Nuten in der Schleifscheibe 32 eingreifen.
Eine seitliche Bewegung der Schleifscheibe oder der Nockenschleifvorrichtung wird in der erforderlichen Weise dadurch erzielt, dass die Ständer 42 und 48 in erforderlicher Weise relativ zur Plattform 14 geneigt werden. Hierzu sind die Ständer 42 und 48 schwenkbar mit der Plattform 14 in der Nähe der Mittenlinie befestigt und zwei Anschläge 64 und 66 verhindern eine übermäßige, nach außen gerichtete Bewegung (3).
Der Schwenkvorgang wird mit Hilfe von Biegegelenken (wie nachstehend beschrieben wird) erreicht, die eine Schwenkbewegung um zwei parallele Achsen nahe der Mittenlinie der Plattform 14 ermöglichen, so dass der Ständer 42 einen kleinen Bogen, wie er durch Pfeil 68 dargestellt ist, ausführt; der Ständer 48 kann eine Schwenkbewegung ausführen, wie durch die Bezugsziffer 70 angedeutet ist.
Eine Antriebsvorrichtung zur Erzielung der Schwenkbewegung wird in Verbindung mit nachfolgenden Figuren weiter unten beschrieben.
Mit der Basis 22 ist ein rechteckförmiges Gehäuse 72 aus durchsichtigem Polycarbonat befestigt, durch das die Schleifscheiben-Spindel hindurchgeführt ist. Eine große, etwa ovale Öffnung 74 an der Stirnseite des Gehäuses 72 ermöglicht, dass ein ähnlich geformter Verschluss 76 auf dem Aufspannkopf 24 befestigt ist, damit ein Zugang zur und eine Abdichtung der Öffnung 74 bei einer entsprechenden Vorwärtsbewegung des Aufspannkopfes 24 in Richtung des Pfeiles 60 möglich ist, wie vorstehend erwähnt.
Eine aufblasbare Ringdichtung 78 um den Verschluss 76 herum (oder alternativ um die innere Lippe der Öffnung 74 herum) ergibt eine Abdichtung gegen Flüssigkeit zwischen dem Verschluss 76 und der Öffnung 74.
Das Gehäuse 72 ist relativ zur Basis 22 verschiebbar und Balgendichtungen 80 und 82 sind zwischen den Spindelantrieben 38 und 52 so angeordnet, dass nach dem Einbringen der Dichtung zwischen den Verschluss 76 und die Öffnung 74 das Gehäuse 72 sich in axialer Richtung mit der Werkstückanordnung 24 verschiebt.
Auf der Rückseite der Balgendichtung ist ein ausreichender Abstand vorgesehen, damit das Gehäuse 72 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 60 so bewegt werden kann, daß die Nuten in der Schleifscheibe ausgebildet werden können. Eine Bewegung im entgegengesetzten Richtungssinn wird von den Balgendichtungen 80 und 82 aufgenommen, damit das geschlossene Gehäuse 72 dem Aufspannkopf 24 folgen kann, wenn er sich im entgegengesetzten Richtungssinn zu dem des Pfeiles 60 bewegt, damit die Kante der Schleifscheibe 36 von einer der Schleifnuten, z.B. 34, beaufschlagt werden kann.
Kühlmittelfluid wird auf das Werkstück über Düsen 84 und 86 aufgesprüht, und ähnliche Düsen sind zum Sprühen eines entsprechenden Fluids auf die Form-Schleifscheiben vorgesehen, falls dies erforderlich ist. Eine Verriegelung ist vorgesehen, um zu verhindern, dass Kühlfluid abgegeben wird, wenn das Gehäuse 72 nicht geschlossen und gegenüber dem Verschluss 76 nicht abgedichtet ist.
Nachdem ein Schleifvorgang und ein End-Waschvorgang mit Fluid abgeschlossen worden sind, kann das Gehäuse 72 geöffnet werden, indem die Randdichtung 78 entleert worden ist und der Aufspannkopf 24 in einer Richtung entgegengesetzt zum Pfeil 60 in die in 2 gezeigte Position zurückgeführt worden ist. Das fertige Werkstück 36 kann dann gelöst und ein anderes Werkstück installiert werden.
Schleifscheiben-Profilieren/Abrichten
Das Profilieren der Schleifscheibe kann zu Beginn durchgeführt werden, bevor ein Werkstück eingesetzt worden ist; in diesem Fall wird das Gehäuse 72 durch entsprechende Verschiebung des Aufspannkopfes 24 und des Verschlusses 76 geschlossen, ohne dass zuerst ein Werkstück, z.B. 36, auf der Spannvorrichtung 30 festgelegt worden ist. Das Profilieren der Schleifscheibe wird durch entsprechende axiale Bewegung des Aufspannkopfes 24 und durch seitliche Bewegung des Ständers 42 vorgenommen, damit jede der Nuten, z.B. die Nut 34, durch die entsprechende Profil-Schleifscheibe, z.B. 56 oder 58, beaufschlagt wird. Während des Vorgangs des Profilierens der Schleifscheibe wird Kühlfluid bereitgestellt.
Nach dem anfänglichen Profilieren der Schleifscheibe kann die Anordnung durch Unterbrechen der Dichtung 78 in der vorerwähnten Weise getrennt werden. Nach dem Festlegen eines Werkstückes 36 kann die Anordnung wieder geschlossen und der Schleifvorgang in der vorbeschriebenen Weise durchgeführt werden.
Typischerweise wird eine Nach-Profilierung der Nut während der Maschinen-Abschaltzeit durchgeführt, nachdem ein Werkstück entfernt worden ist und bevor das nächste Werkstück aufgesetzt wird; bei einer Ausführungsform der Maschine, bei der das Randprofil-Prüfen des Werkstückes 36 an Ort und Stelle an dem Aufspannkopf durchgeführt wird, kann es jedoch vorteilhaft sein, eine Nach-Profilierung zuzulassen, wenn das Werkstück seine Bearbeitungsposition einnimmt.
Kerbbildung
Wenn ein Werkstück gekerbt werden soll, wird der Ständer 42 in axialer Richtung so verschoben, dass er die Schleifscheibe von dem Werkstück löst und der Ständer 48 wird seitlich bewegt, anstatt dass er am Rand des Werkstückes 36 mit dem Kerbstift 53 in Eingriff gebracht wird. Nach dem Kerben wird der Ständer 48 im entgegengesetzten Richtungssinn verschoben, so dass der Stift von dem Werkstück gelöst wird.
Polieren
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann eine Polier-Schleifscheibe auf der Schleifscheiben-Spindel wie auch auf der genuteten Schleifscheibe befestigt werden, und zwar durch axiales Verschieben der Werkstück-Spindel, damit die Polier-Schleifscheibe in Eingriff mit der Kante des Werkstückes 36 gebracht werden kann. Ein Antrieb zum Verschieben des Aufspannkopfes 24 längs der Führungsbahn 26 ist mit 88 dargestellt.
Wie in 3 gezeigt, führt eine Abflussleitung 90 Fluid aus dem Gehäuse 72 an einen Aufnahmebehälter 92 ab, und es ist eine (nicht dargestellte) Pumpe vorgesehen, um das Fluid aus dem Behälter wieder in Umlauf zu setzen. Im Behälter oder in der Leitung zwischen Behälter und Pumpe kann ein Filter eingebaut sein.
Das Steuergehäuse 10 weist einen Fernseh-Bildschirm 94 und eine Tastatur 96 auf, und eine handgeführte Steuereinheit 98 ist über eine fliegende Leitung 100 mit einem entsprechenden Verbindungsstecker 102 verbunden. Der Bedienende kann die Steuereinheit 98 entnehmen und mit der handgeführten Einheit 98 an die Maschine gehen; durch Drücken entsprechender Knöpfe kann die Bedienung der Maschine eingeleitet oder beendet werden. Das Gehäuse 10 nimmt ein computergestütztes Steuersystem zum Einspeisen von Steuersignalen und Energie zu den Antrieben der Maschine auf; andererseits kann das Steuersystem Signale aus Wandlern, Schaltvorrichtungen und anderen Positions/Betriebs/Berühr- usw. Signalerzeugungs-Sensoren an der Maschine aufnehmen.
Die Führungsbahn 26, auf der der Aufspannkopf gleitet, ist vorgespannt, und der Aufspannkopf wird durch Servormotoren angetrieben und ist mit einem Positions- Codierer hoher Auflösung ausgerüstet, damit eine weiche Bewegung während der Interpolation der Achsbewegung erreicht werden kann.
Die Zustellung für den Schleifvorgang wird in der vorbeschriebenen Weise dadurch erzielt, dass die Ständer 42 oder 48 in der erforderlichen Weise das darauf angeordnete Schleifelement in Eingriff mit der Kante des Werkstückes 36 bringen. Obgleich die Bewegung nicht eindeutig linear, sondern gekrümmt ist, kann dies in den Steuersignalen, die von dem im Gehäuse 10 aufgenommenen Steuersystem erzeugt werden, berücksichtigt werden.
Währendl die Strahlen, z.B. 84 und 86, verwendet werden können, um beim Schleifvorgang Schneid-Fluid zuzuführen, können diese Strahlen oder auch andere Strahlen verwendet werden, um Reinigungs-Fluid an die überstehende Lippe des Wafers zu richten, während der Wafer nach dem Schleifen noch rotiert. Dadurch wird verhindert, dass Schleifschlamm über die Rückseite des Wafers abläuft, wenn der Wafer aus der Spannvorrichtung entnommen wird.
Schleifvorgang
Vorzugsweise werden in einem Zwei-Stufen-Verfahren unter Verwendung eines Zustell-Schleif-Grobbearbeitungsvorganges und eines zweiten Zustell-Schleif-Feinzyklus geschliffen, der einen raschen Vorschub der Schleifscheibe umfasst, bis ein Berührungssensor den Kontakt mit dem Werkstück-Wafer anzeigt. Die Position der Schleifscheibenachse an der Berührstelle wird verwendet, um die Schleifscheiben-Abnutzung zu überwachen und sicher zu stellen, dass der pro Feinschleif-Zyklus entfernte Materialabtrag konstant gehalten wird. Schleifscheiben-Profile werden dadurch aufrecht erhalten, dass metallgebundene Diamant-Formschleifscheiben permanent auf der Aufspannkopf-Spannvorrichtung befestigt werden. Der Nachform-Arbeitsvorgang kann vollständig automatisch durchgeführt und so programmiert werden, dass er bei jedem n-ten Wafer auftritt, oder aber, wenn das geschliffene Kantenprofil unbrauchbar wird (wie durch optische Beobachtung des Scheiben kantenprofils festgestellt werden kann) oder wenn die Aufsetzstelle eine übermäßige Schleifscheiben-Abnutzung anzeigt.
Dämpfung
Um unerwünschte Vibrationen zu reduzieren und daraus resultierende Schleifbeschädigungen auf ein Minimum herabzusetzen, werden die Baukomponenten, die die Schleifmaschine ausmachen, mindestens teilweise mit Polymer-Beton gefüllt, insbesondere die Abschnitte der Basis 22 und des Bettes 12 und, falls erwünscht, auch der Plattform 14.
Biegegelenk-Befestigung der Montagegruppe
4 zeigt, wie die beiden Ständer 42 und 48 für eine gelenkige Bewegung befestigt sind, um einen Schleifscheiben-Vorschub zu ermöglichen. Wie in 4 gezeigt, sind die beiden innenbordseitigen Ränder der beiden Ständer 42 und 48 mit der Plattform 14 über Biegegelenke (auch als Streifen-Gelenke bezeichnet) verbunden, von denen eines mit 104 bezeichnet ist. Ein zweites Paar von Biegegelenken ist auf der anderen Seite der Ständer 42 und 48 näher an der Maschinenbasis 22 vorhanden.
Während die Biegegelenke 102 und 104 ein Schwenken der Ständer um eine Achse ermöglichen, lassen sie andere Bewegungen der Ständer relativ zur Plattform 14 um eine beliebige andere Achse nicht auf einfache Weise zu. Infolgedessen ist die Kopplung der Ständer 42 und 48 mit der Plattform 14 in allen Richtungen sehr steif, ausgenommen um die Gelenkachse der Biegegelenke.
Kurvenantrieb
4 zeigt eine Seitenansicht des Maschinenendes, und zwar in einem etwas kleinerem Maßstab. Wie bei den anderen Ansichten ist die Darstellung teilweise herausgeschnitten gezeichnet, so dass der Kurvenantriebsmechanismus, der allgemein mit 114 bezeichnet ist, und der den Ständer 48 beaufschlagt, sichtbar wird. Mit 112 ist eine Beilage an der Seite des Antriebsmechanismus gezeigt.
4 zeigt ferner die beiden Biegegelenk-Befestigungen an der Basis des Ständers 48, wobei das äußere Gelenk mit 104 und das innere Gelenk mit 118 bezeichnet ist.
Wie bereits erwähnt, wird jede der Kurvenantriebsanordnungen in einem starren Gehäuse 110 aufgenommen; das Gehäuse ist in 4 deutlicher sichtbar, ebenso der horizontale Schenkel 120, mit dessen Hilfe das Gehäuse an einer vom Ende der Basis 22 vorstehenden Platte verschraubt ist.
In 4 ist auch der Motor 55 für den Antrieb der Spannvorrichtung 122 dargestellt, an dem die Kerbschleif-Spindel 124 vorsteht. Der Motor 55 wird in einem Gehäuse 52 aufgenommen, das in Verbindung mit 1 bereits erwähnt ist; das Gehäuse 52 gleitet längs einer Führungsbahn 50 in der vorbeschriebenen Weise.
4 zeigt die Balgendichtung 82, die das Gehäuse 52 abdichtend mit der Öffnung im Gehäuse 72 verbindet, durch das hindurch der Motor 55 und die Spindel 57, die den Stift 53 trägt, vorstehen.
Der Kerbschleifstift 53 nach 2 wird nachstehend im einzelnen in Verbindung mit den 5 und 6 beschrieben.
Der formbare zylindrische Schleifstift 53 nach 5 wird von einer zylindrischen Metallspindel 130 mit kleinerem Durchmesser und einem Kern 132 zum Einsetzen in die Spindel (nicht dargestellt) einer Schleifmaschine aufgenommen. Der zylindrische Schleifstift 53 hat etwa einen Durchmesser von 4 mm und eine axiale Länge von 10 mm, in ihm werden erste und zweite Nuten 140, 142 (6) an Ort und Stelle durch die gleiche Formgebungs-Schleifscheibe ausgebildet werden.
Der Stift besteht aus harzgebundenem Diamant, harzgebundenem Schleifkorn oder glas- bzw. porzellan-gebundenem Material.
Aus 5 ergibt sich, dass die zylindrische Oberfläche des Stiftes 53 in zwei Abschnitte unterteilt ist, nämlich einen feinkörnigen Abschnitt 160 näher der Stiftspindel 130 und einem grobkörnigen Abschnitt 162, der von der Stiftspindel 130 weiter entfernt angeordnet ist. Die grobe Körnung ist zwei oder dreimal größer als die Feinkörnung. Ferner ergibt sich aus 6, dass die erste Nut 140 in dem Grobkörnungs-Abschnitt 162 ausgebildet ist. Im Einsatz wird die Nut 140 zum Grobschleifen einer Kerbe verwendet. Die zweite Nut 142, die zum Fertigschleifen der Kerbe benutzt wird, ist in dem steiferen fein gekörnten Abschnitt 160 des Stiftes näher an der Stiftspindel 130 ausgebildet.
Im Einsatz wird bei einem ersten Durchlauf die Schleifnut 140 mit grober Körnung in Kontakt mit einer vorbearbeiteten Kerbe in der Kante der stationären Halbleiter-Scheibe (nicht dargestellt) gebracht, um ein Grobschleifen der Kerbe zu erzielen. Während eines zweiten Durchganges wird die Kerb-Feinschleifnut 142 in Kontakt mit der Scheibe gebracht, um die Kerbe fein zu schleifen. Der Stift kann zur Durchführung des Schleifvorganges mit Drehzahlen in der Größenordnung von 30 000 U/min oder darüber in Rotation versetzt werden.
Beide Nuten 140 und 142 haben das gleiche Nutenprofil, und ihre axiale Position relativ zueinander ist genau bekannt. Damit sind die Schneidkräfte während des Feinschleif-Durchlaufes konstant, was die Oberflächen-Endbearbeitung und die Konsistenz des Kerbprofiles verbessert.
In der Praxis entfernt die Grobschleif-Nut 140 etwa 90% des Kerbmaterials, während die Feinschleif-Nut 142 den Restanteil entfernt. Sowohl die Schleifscheibe als auch die Werkstück-Scheibe bewegen sich während dieses Arbeitsvorganges und die relevanten beiden Achsen werden zum Interpolieren des Kerbprofils verwendet.
Ein Abschnitt oder beide Abschnitte 160, 162 des Stiftes 53 können ausreichend lang ausgelegt sein, damit es möglich ist, zwei oder mehr Grobschleif-Nuten oder Feinschleif-Nuten in der gleichen Maschine auszubilden, wenn die erste Nut 140 oder 142 abgenutzt ist und nicht mehr neu geformt werden kann. Damit die Lebensdauer des Stiftes verlängert, bevor er ausgewechselt werden muss.
Da die Verwendung eines verhältnismäßig langen Stiftes die Gefahr von Vibrationen vergrößert, ist es entscheidend, dass die Feinschleif-Kerbe 142 (oder die Auswechsel-Kerbe oder -Kerben) im steiferen Abschnitt des Stiftes näher an der Stiftspindel 130 geformt werden. Generell ist die Lebensdauer der Grobschleif-Kerbe 140 wesentlich höher als die Lebensdauer der Feinschleif-Kerbe 142, es können jedoch Vorkehrungen getroffen werden, falls es erwünscht ist, die Bildung einer Auswechsel-Grobschleif-Kerbe vorzunehmen.
Obgleich nicht dargestellt, kann die Kerbbildungs-Schleifscheibe auf der Werkstückspindel, die das Werkstück aufnimmt, in das die Kerbe geschliffen werden soll, befestigt sein, was für Ausrichtzwecke von Vorteil ist.
Wird der Stift an einer CNC-Schleifmaschine verwendet, kann letztere automatisch so programmiert werden, dass der Durchmesser der Wurzel der Nuten in dem Kerbschleifstift berechnet und durch Interpolieren kompensiert wird, um die gewünschte Form der Kerbe während des Schleifvorganges zu erzeugen.
Eine CNC-Schleifmaschine entsprechend der nach WO 97/48522 kann verwendet werden, um den Kerbschleifstift und die Nutformgebungs-Schleifscheibe zu befestigen.

Claims

Schleifstift zum Kerbschleifen, mit einer Schleifspindel (130) und einem zylindrischen Bereich mit einer ausreichenden Länge zum Ausbilden von mindestens zwei profilierten Kerbschleif-Nuten (140, 142) an der Spindel, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwei axial versetzte Abschnitte aufweist, von denen mindestens einer ausreichend lang für die Ausbildung mindestens zweier Nuten ist, wobei der axial weiter von der Schleifspindel entfernte Abschnitt (162) ein harzgebundener Abschnitt mit grober Körnung zum Grobschleifen einer Kerbe in einem Werkstück ist, und der axial näher an der Schleifspindel liegende Abschnitt (160) ein harzgebundener Abschnitt mit feiner Körnung zum Feinschleifen der Kerbe ist.
Schleifstift nach Anspruch 1, bei dem die Größe der Körnung für Grobschleifen der Kerbe zwischen dem Zwei- und Dreifachen der Größe der Körnung zum Feinschleifen der Kerbe ist.
Schleifstift nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Schleifmaterial grobkörniges, harzgebundenes CBN oder Diamant im Falle des Grobschleif-Abschnittes (162) und feinkörniger, harzgebundener Diamant im Falle des Feinschleif-Abschnittes (160) ist.
Schleifstift nach einem der Ansprüche 1 – 3, bei dem einer der beiden oder beide Grobschleif- und Feinschleif-Abschnitte (162, 160) des zylindrischen Bereichs des Stiftes, insbesondere aber der letztgenannte, lang genug ist, um eine oder mehrere weitere Nuten zur weiteren Verwendung auszubilden, wenn die erste Nut zu weit abgenutzt ist.
Schleifmaschine, vorzugsweise CNC-Schleifmaschine, mit einer Werkstückspindel und einer Schleifspindel, die einen Schleifstift (53) zum Kerbschleifen aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifstift einen Abschnitt (162) mit grober Körnung und einen Abschnitt (160) mit feiner Körnung aufweist, wobei der axial weiter von der Stiftspindel entfernte Abschnitt der Abschnitt mit grober Körnung und der näher an der Stiftspindel liegende Abschnitt der Abschnitt mit feiner Körnung ist, und wobei mindestens einer der Abschnitte lang genug ist, damit mindestens zwei Kerbschleif-Nuten darauf ausgebildet werden, und dass ferner eine Formscheibe vorgesehen ist, die drehbar ausgebildet ist, um eine Kerbschleif-Nut in dem Abschnitt (162) mit grober Körnung und eine Kerbfeinschleif-Nut in dem Abschnitt (160) mit feiner Körnung auszubilden.
Schleifmaschine nach Anspruch 5, bei der die Formscheibe auf der Werkstückspindel befestigt ist.
Verfahren zum Ausbilden von Kerbschleif-Nuten in einem Schleifstift, der eine Stiftspindel (130) und einen zylindrischen Bereich mit harzgebundener Körnung besitzt, der lang genug ist, damit mindestens zwei profilierte Kernschleif-Nuten (140, 142) darauf ausgebildet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Bereich mit zwei axial versetzten Abschnitten versehen ist, von denen mindestens einer lang genug ausgebildet ist, damit mindestens zwei Nuten darauf geformt werden können, dass der Abschnitt (162), der in axialer Richtung weiter von der Spindel entfernt ist, für den Grobschleifschritt und der andere Abschnitt (160) für den Feinschleifschritt vorgesehen ist, und dass anfangs in jedem Abschnitt eine Nut ausgebildet wird.