[发明专利]一种旋转硅靶材薄壁深孔掏孔装置

说明书

一种旋转硅靶材薄壁深孔掏孔装置，该装置包括设备立式机架、左滚珠丝杠导轨套装、右滚珠丝杠导轨套装、上中下3个托板、4套中心自动定位找正装置、掏孔磨削刀具及变频调速减速电机、冲洗冷却水系统、操作电控系统。设备立式机架由基础大底板、两根立柱和数条弧形加强筋板构成，通过螺纹连接方式固定。其中2套中心自动定位找正装置作为刀具上下夹持导向装置，分别置于上托板下部及中拖板上部，通过3个聚氨酯滚轮同时向中心移动自动使刀具沿垂直中心定位，滚轮随刀具外圆旋转，减少超长刀具旋转摆动量，稳定控制振幅。本发明加工尺寸范围广，掏孔直径Ф130‑380mm，最大掏孔深度1600mm，完全满足旋转硅靶材的各种规格尺寸需要。

技术领域

本发明属于硅靶材机械加工技术领域，特别是涉及一种旋转硅靶材薄壁深孔掏孔机械加工装置。

背景技术

溅射靶材是指通过真空镀膜设备磁控溅射沉积在基板上形成各种功能薄膜的溅射源，硅靶是一种重要的镀膜靶源，主要用于玻璃、平面显示、太阳能光伏、光通信存储等领域。随着磁控溅射镀膜技术快速发展与应用领域拓展，旋转硅靶（管状靶材）因其溅射镀膜利用率高达80%以上，已经成为生产高清显示屏的主要应用靶材，市场需求量日益增加，特别是一种超长旋转硅靶市场前景广阔。

现有技术中旋转硅靶生产方法有两种，一种是利用高纯硅粉通过等离子热喷涂技术加工而成，其密实度低（约为90%左右）、含氧量高（4000ppm以上），溅射速率低下，故而逐渐被第二种方法替代；第二种方法是采用单晶炉提拉法制得单晶、多晶圆棒或通过铸锭炉定向凝固法制得多晶方锭毛坯，再经过切割、磨削、抛光等机械加工技术制成硅靶，这种硅靶材特点是密实度高（≥99.9%）、纯度高（≥99.995%）、溅射速率高。但由于单晶多晶硅材质比雕刻用材（各种玻璃、水晶、玉石等）具有更高的硬度和脆性特点，在机械切割磨削过程中如采用不适宜的加工装备和工艺，极易产生崩边、崩角、裂纹等，严重影响产品成品率与生产成本。尤其是旋转硅靶在掏孔去除芯料加工过程中，其加工难度更高，以至于大部分硅靶材加工企业一直未涉及该种旋转硅靶的加工制作。

为了适应旋转硅靶材薄壁深孔掏孔机械加工的市场需求，迫切需要解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对硅靶材薄壁深孔掏孔机械加工现有技术存在的问题，提供一种旋转硅靶材薄壁深孔掏孔机械加工装置，来满足高密实度、高纯度、高溅射速率旋转硅靶材去除芯料的加工需要，它能兼顾各种型号旋转硅靶加工，有效消除加工缺陷，生产效率高、成品率高，有利于批量化生产。

为了实现上述目的，本发明专用装置技术方案为：一种旋转硅靶材薄壁深孔掏孔装置，该装置包括设备立式机架、左滚珠丝杠导轨套装（由步进电机驱动）、右滚珠丝杠导轨套装（由手轮旋转驱动）、上中下3个托板、4套中心自动定位找正装置、掏孔磨削刀具及变频调速减速电机、冲洗冷却水系统、操作电控系统。

所述设备立式机架由基础大底板、两根立柱和数条弧形加强筋板构成，通过螺纹连接方式固定。两根立柱为矩形方钢或H型钢垂直平行对称放置，并由弧形加强筋板从下到上每间隔一段距离连接固定，以保证两立柱的相对位置关系及结构强度。弧形加强筋板数量根据立柱强度需要确定。

所述2套左、右滚珠丝杠导轨套装面对面颠倒安装置于两立柱内侧，每套滚珠丝杠导轨均配置2个滑台，一个由丝杠旋转驱动上下移动，一个无丝杠驱动只依靠直线导轨上下自由滑动。上托板通过角板一端连接丝杠驱动滑台，一端连接另一个无滚珠丝杠的直线导轨自由滑台，作为刀具上下进给支撑托板，由步进电机驱动滚珠丝杠旋转带动上托板上下移动；中托板同样通过角板一端连接丝杠驱动滑台，一端连接另无滚珠丝杠的直线导轨自由滑台，作为工件长度不同调节夹持锁紧支撑托板，由手轮旋转驱动滚珠丝杠旋转带动中托板上下移动。

所述掏孔磨削刀具为圆柱状中空薄壁金刚石深孔水钻头，根据所加工旋转硅靶尺寸定制。所述工件为旋转硅靶经过外圆粗加工磨削实心圆棒毛坯件。