用于切割石墨坩堝的新型刀具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種新型的一次性切割石墨坩禍的新型刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶硅是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)以及新能源產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。在單晶硅的制造過(guò)程中，石墨坩禍?zhǔn)浅Ｒ姷暮牟?，影響著單晶硅的產(chǎn)品質(zhì)量。目前，高性能石墨坩禍的制備通常要采用高純的等靜壓石墨原料，具體做法是:采用不同尺寸成角度的L形刀具對(duì)原料石墨柱進(jìn)行切割，切割出來(lái)的內(nèi)部掏料的形狀是一個(gè)倒圓臺(tái)狀。弄碎內(nèi)部倒圓臺(tái)狀廢料，再對(duì)外部原料進(jìn)行加工制成。這樣切割方式存在有兩個(gè)弊端:對(duì)石墨柱原材料的損耗較大；切割下來(lái)的內(nèi)部掏料無(wú)法進(jìn)行再一次的石墨坩禍的加工。若切除的內(nèi)部圓柱體廢料可以完整取出，則可以利用取出原料再加工成一個(gè)小型的坩禍，不僅節(jié)約了成本，又創(chuàng)造了收益。本項(xiàng)目就是對(duì)石墨原料的切割工藝進(jìn)行研究，通過(guò)制作一種特殊工具，一次性整體切割成石墨坩禍，達(dá)到節(jié)約石墨原材料的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有切割石墨坩禍的工藝?yán)速M(fèi)大量高純石墨原料，原材料利用率低，需要采用新的整體切割方式。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]采用可以一次性整體切割石墨坩禍的新型刀具，即底部隱藏徑向切割刀具的方式對(duì)底部進(jìn)行加工。將底部的徑向刀具與傳動(dòng)裝置用傳動(dòng)軸連接，通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置來(lái)控制底面的加工。具體做法是:將刀具與車床固定，隨著石墨棒料沿進(jìn)給方向的運(yùn)動(dòng)，先用刀具上的兩個(gè)軸向車刀完成石墨棒料的軸向切割，切出套筒型結(jié)構(gòu)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，將刀具上的兩個(gè)徑向車刀轉(zhuǎn)出并同時(shí)進(jìn)行石墨坩禍的徑向切割，加工坩禍底部，最后將切割下來(lái)的中心棒料完整取出，形成石墨坩禍，切割下來(lái)的中心棒料可繼續(xù)用于制造小尺寸的坩禍。
[0006]刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):整個(gè)刀具是一個(gè)可拆裝的套筒狀刀架座和固定擋板構(gòu)成，不同直徑的套筒狀刀架座可對(duì)應(yīng)不同內(nèi)徑大小的石墨坩禍要求，四組車刀安裝在刀架座的套筒邊緣，對(duì)稱分布:其中兩個(gè)車刀沿軸向固定用于軸向切割且刀口朝外，兩個(gè)車刀由套筒底部的主動(dòng)軸軸連接，用于徑向切割且刀口沿周向方向，徑向車刀的刀柄為弧形，貼合在套筒底部的圓上。切割時(shí)從石墨棒料邊緣入刀，沿軸向用軸向切刀切割。在送至石墨底部后，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上部，將徑向車刀轉(zhuǎn)出，進(jìn)行徑向切割。技術(shù)關(guān)鍵在于刀具的套筒直徑設(shè)計(jì)要滿足切割的坩禍尺寸，切割后的坩禍壁薄且需要一定強(qiáng)度。
[0007]該刀具的工作原理:利用套筒底部的軸向刀具沿石墨棒料軸向進(jìn)行切割，以套筒底部安裝的弧形徑向刀進(jìn)行徑向切割，達(dá)到切斷中心棒料形成坩禍底部的目的。
[0008]本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果:
[0009]本發(fā)明從現(xiàn)有的石墨坩禍制造工藝出發(fā)，針對(duì)無(wú)法切割內(nèi)圓柱體底部的困難，制造一種刀具，對(duì)圓柱體形的石墨原料進(jìn)行軸向和徑向切割，切割出的內(nèi)部小型的圓柱體可以完整取出，可以繼續(xù)利用制造尺寸更小的石墨坩禍，節(jié)約成本并創(chuàng)造了更多價(jià)值，符合市場(chǎng)需求和可持續(xù)發(fā)展的制造趨勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1切割石墨坩禍的新型刀具主視圖。
[0011]圖2切割石墨坩禍的新型刀具俯視圖。
[0012]圖中:主動(dòng)齒輪1、螺栓2、徑向刀具3、刀柄4、從動(dòng)齒輪5、軸向刀具6、主動(dòng)軸7、從動(dòng)軸8、擋板9、套筒狀刀架座10。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以附圖為【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0014]切割石墨坩禍的新型刀具，如圖1，該新型刀具包括:主動(dòng)齒輪1、螺栓2、徑向刀具3、刀柄4、從動(dòng)齒輪5、軸向刀具6、主動(dòng)軸7、從動(dòng)軸8、擋板9、套筒狀刀架座10。
[0015]構(gòu)成本發(fā)明刀具的各部分之間的連接為:
[0016]用螺栓(2)連接刀具的主體即擋板(9)和可拆裝的套筒狀刀架座(10):在擋板
(9)一側(cè)，將主、從動(dòng)齒輪(1)、(5)通過(guò)鍵連接固定在主、從動(dòng)軸(7)、(8)上，主動(dòng)軸可用手柄控制，起轉(zhuǎn)動(dòng)徑向刀具(3)的作用；在套筒狀刀架座(10)的套筒沿圓周部分，將兩個(gè)軸向刀具(6)和固定有兩個(gè)徑向刀具(3)的刀柄(4)安裝在其上，對(duì)稱分布。
[0017]新型刀具的工作原理:
[0018]新型刀具用于切割石墨坩禍，由擋板(9)和套筒狀刀架座(10)連接固定在一起。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)石墨旋轉(zhuǎn)接近刀具時(shí)，軸向刀具(6)首先對(duì)石墨棒料進(jìn)行軸向切割，隨著石墨棒料的進(jìn)給，當(dāng)達(dá)到要求的坩禍深度時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)軸手柄帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，使安裝在套筒狀刀架座底部的徑向刀具(3)隨刀柄(4)轉(zhuǎn)出并進(jìn)行徑向切割，達(dá)到切斷中心棒料形成坩禍底部的目的。
[0019]技術(shù)關(guān)鍵在于刀具的選擇要滿足切割的坩禍尺寸，切割后的坩禍壁薄且需要一定強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于切割石墨坩禍的新型刀具，包括用螺栓(2)連接刀具的主體即擋板(9)和可拆裝的套筒狀刀架座(10)，其連接方式為:在擋板(9) 一側(cè)，將主動(dòng)齒輪(1)和從動(dòng)齒輪(5)通過(guò)鍵連接固定在主動(dòng)軸(7)和從動(dòng)軸(8)上，主動(dòng)軸(7)可用手柄控制，起轉(zhuǎn)動(dòng)徑向刀具(3)的作用；在套筒狀刀架座(10)的套筒沿圓周部分，將兩個(gè)軸向刀具(6)和固定有兩個(gè)徑向刀具(3)的刀柄(4)安裝在其上，對(duì)稱分布； 其特征在于，刀具按下列步驟對(duì)石墨原料進(jìn)行切割: a)粗車原料:根據(jù)所加工成品坩禍的外徑和高度規(guī)格，將石墨棒料外徑和高度留出余量，切割成圓柱體； b)套筒調(diào)整:由于套筒的尺寸即坩禍的內(nèi)徑，選用相應(yīng)尺寸套筒的刀具，通過(guò)螺栓(2)連接擋板(9)和可拆裝的刀架座(10)，將主動(dòng)齒輪(1)和從動(dòng)齒輪(5)通過(guò)鍵連接固定在主動(dòng)軸(7)和從動(dòng)軸(8)上; c)軸向切割:將刀具與車床垂直固定，石墨圓柱體固定于車床進(jìn)給裝置，確定圓柱體徑向基準(zhǔn)面與刀具中心軸垂直。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)石墨旋轉(zhuǎn)接近刀具時(shí)，軸向刀具(6)首先對(duì)石墨棒料進(jìn)行軸向切割，隨著石墨棒料的進(jìn)給，控制坩禍的加工深度至坩禍深度要求，停止車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； d)徑向切割:轉(zhuǎn)動(dòng)刀具上的主動(dòng)軸手柄，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使安裝在刀架作底部的徑向刀具(3)隨刀柄(4)轉(zhuǎn)出，對(duì)石墨內(nèi)部進(jìn)行徑向切割，達(dá)到切斷中心棒料形成坩禍底部的目的； e)精車成形:挖出芯料后，將石墨坩禍內(nèi)外表面精車至成品尺寸； f)更換套筒:更換不同尺寸的套筒狀刀架座，重復(fù)上述步驟a)至步驟e)，制作更小尺寸坩禍的系列刀具。
【專利摘要】一種新型的一次性切割石墨坩堝的新型刀具，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有的切割石墨坩堝過(guò)程中對(duì)石墨柱原材料的損耗較大、切割下來(lái)的內(nèi)部掏料無(wú)法進(jìn)行再一次的石墨坩堝加工的問(wèn)題。該切割石墨坩堝的新型刀具由主動(dòng)齒輪、螺栓、徑向刀具、刀架、從動(dòng)齒輪、軸向刀具、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、擋板、刀架座組成；通過(guò)底部隱藏徑向切割刀具的方式對(duì)底部進(jìn)行加工，以齒輪傳動(dòng)裝置來(lái)控制底面的加工。該新型刀具加工效率高，可靠性好、可以滿足對(duì)不同尺寸的石墨坩堝進(jìn)行加工。
【IPC分類】B28D1/22
【公開號(hào)】CN105252650
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510599469
【發(fā)明人】張志力, 張鈺濤, 郭清源, 胡玥, 姜良偉, 周波
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日