[实用新型]一种高效的蓝宝石掏棒刀具

说明书

技术领域

本实用新型涉及蓝宝石单晶加工，具体涉及一种高效的蓝宝石晶锭掏棒刀具。 

背景技术

目前，蓝宝石单晶生长绝大多数以A向生长，而LED中蓝宝石衬底片的使用绝大多数是其C面（（0001）面），故在蓝宝石衬底片的生产过程中，绝大多数要经历晶锭的掏棒工序。但是，蓝宝石单晶有高达9的莫氏硬度，仅次于金刚石，掏棒加工工艺难度很高，对掏棒刀具要求很高。 

由于蓝宝石单晶在近两年才开始大规模生产，故蓝宝石晶锭的掏棒刀具产品还比较单一，现有刀具的质量、寿命和掏棒效率都还不能满足日益扩大的生产需求。另外，市场现售掏棒刀具刀身和刀头的壁厚都比较厚，大多在3mm以上，且内径对比所需晶棒尺寸的余量也偏大，导致掏棒加工过程中加工量偏大，蓝宝石磨损量偏大，同时也影响到单个晶锭的掏棒数量，也就影响到蓝宝石晶锭有效利用率，从而严重影响整个蓝宝石衬底片的生产成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高效的蓝宝石晶锭掏棒刀具，以解决现有掏棒刀具效率低、寿命短、原材料利用率低等问题。 

实用新型包括刀柄、刀身和刀头三部分。

本刀柄是掏棒刀具上端一段中空的圆形钢柱，采用钢棒钻孔而成，该孔用于切削冷却液的通过。刀柄用于将掏棒刀具安装在蓝宝石掏棒机的主轴上，具体是通过掏棒机主轴下端的锁紧装置来固定。对于不同尺寸的掏棒刀具，刀柄部分的长度和直径相对固定，以利于在同一台掏棒机上更换不同直径的掏棒刀具，掏取不同尺寸的蓝宝石晶棒。具体来讲，刀柄长度为50～80mm，外径为30～40mm，内径为10～16mm。

刀身是一端具有一定长度的圆形钢管, 刀身部分用于连接刀柄和刀头部分。刀身与刀柄同轴，二者之间采用焊接连接。刀身内径根据所掏晶棒尺寸而定，分为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸四种型号，但其内径具体尺寸要比所掏晶棒外径大4～6mm，刀身壁厚为2～3mm。刀身长度根据所掏晶锭的直径而定，亦即根据所掏晶棒的最长长度而定，为200～320mm不等。

刀头是一个以一定粒径的金刚石颗粒为原料，采用电火花烧结在刀身下端的一个圆环形切削刃（4）。刀头金刚石层高度为5~10mm，内径根据所掏晶棒的外径而定，分为2英寸、4英寸、6英寸或8英寸四种型号，但具体内径尺寸比刀身内径尺寸小1～2mm，刀头外径比刀身外径大1～2mm。为了增加掏棒过程中的切削效率，沿刀身轴向在金刚石刀头环上均匀开4～8个槽（5），槽中心线对应的径向夹角为90～60°，槽深为金刚石层高度，槽宽为24mm。

本实用新型具有如下优势：

1）掏刀具结构简单，制备费用低廉，降低蓝宝石掏棒成本；

2）刀具掏棒效率高，常规掏棒速度可达3～5mm/min；

3）刀具寿命长，正常操作条件下可掏棒6000mm；

4）刀具装拆简单，工作效率高；

5）蓝宝石掏棒成材率高。

附图说明

图1为本实用新型的刀具结构正视剖面图。 

图2为刀头的正视图。

 具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

实施例1：结合图1和图2说明本实施案例。本实施例由刀柄、刀身和刀头三部分组成：刀柄长65mm，外径30mm，内径10mm；刀身长220mm，内径53mm，壁厚2mm；金刚石刀头高8mm，内径52mm，外径58mm，刃环上均匀开6个槽，每个槽宽2mm。刀柄和刀身采用同轴焊接，刀头以60目的人造金刚石为原料，采用电火花烧结而成。该刀具在实际掏棒过程中，采用5mm/min的进给速度，合计掏棒6000mm。

实施例2：结合图1和图2说明本实施案例。本实施例由刀柄、刀身和刀头三部分组成：刀柄长60mm，外径36mm，内径12mm；刀身长250mm，内径104mm，壁厚2mm；金刚石刀头高10mm，内径103mm，外径109mm，刃环上均匀开6个槽，每个槽宽2.5mm。刀柄和刀身采用同轴焊接，刀头以60目的人造金刚石为原料，采用电火花烧结而成。该道具在实际掏棒过程中，采用4mm/min的进给速度，合计掏棒3000mm。

实施例3：结合图1和图2说明本实施案例。本实施例由刀柄、刀身和刀头三部分组成：刀柄长55mm，外径40mm，内径16mm；刀身长320mm，内径156mm，壁厚2.5mm；金刚石刀头高10mm，内径155mm，外径162mm，刃环上均匀开6个槽，每个槽宽3.0mm。刀柄和刀身采用同轴焊接，刀头以50目的人造金刚石为原料，采用电火花烧结而成。该道具在实际掏棒过程中，采用3mm/min的进给速度，合计掏棒2000mm。