Підвищення точності різання напівпровідникових монокристалів за рахунок зменшення нерівномірності натягу корпуса відрізного круга - Автореферат

Багаторічний досвід застосування алмазних відрізних кругів показав, що основними факторами, які впливають на точність різання та якість поверхні пластин, ширину пропила (багато в чому визначаючу економічність процесу різання), і стійкість інструмента, є величина і ступінь рівномірності натягу відрізного круга. В умовах реального виробництва, коли основні характеристики процесу різання злитків на пластини визначені існуючою технологією і наявним на виробництві обладнанням, єдиними параметрами, зміною яких можна впливати на якість кінцевої продукції процесу різання, є величина натягу відрізного круга і ступінь рівномірності натягу. розробити математичну модель і методи розрахунку параметрів напруженодеформованого стану відрізного круга з урахуванням умов його закріплення і натягу; розробити технічні пристрої і методи вимірювання нерівномірності натягу відрізного круга, а також розробити технічні рекомендації для зменшення нерівномірності натягу відрізного круга; Предмет досліджень - напружено-деформований стан відрізного круга, що виникає як результат його установлення і натягу в пристрою механічного натягу.Накопичений досвід використання відрізних кругів дає підставу припускати, що основною причиною, яка приводить до істотних дефектів геометрії відрізуваних пластин і недостатньої стійкості відрізних кругів, є неправильний вибір величини натягу відрізного круга і нерівномірність його натягу. Натяг здійснюється послідовним закручуванням натяжних гвинтів, що приводить до нерівномірності натягу відрізного круга. Для величини прогину пластини g указана залежність має вигляд де - радіус ріжучої крайки круга; - радіус розрізуваного злитка; - виліт круга, тобто різниця між внутрішнім радіусом затискного кільця і внутрішнім радіусом відрізного круга ; - середнє значення осьової складової сили різання і - прогин круга під дією одиничного навантаження. У третьому розділі “Плоский напружено-деформований стан відрізних кругів при нерівномірному натягу” розглядається задача кількісної оцінки нерівномірності натягу відрізних кругів. З метою аналізу впливу нерівномірності натягу на параметри пружно-напруженого стану відрізного круга будується та експериментально підтверджується формальна модель нерівномірності натягу у відповідності з якою де - постійна складова, а - амплітуда змінної складової розтяжних зусиль і при цьому .У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення точності різання злитків монокристалів на пластини за рахунок зменшення нерівномірності натягу корпуса відрізного круга і розробки методів вибору величини натягу. У результаті проведених досліджень можна зробити наступні висновки: обґрунтовано та експериментально підтверджено факт впливу величини натягу і ступеню нерівномірності натягу не тільки на стійкість відрізних кругів, характеристики точності відрізуваних пластин, але також і на ширину пропила, і в остаточному підсумку на економічні показники процесу різання напівпровідникових монокристалів алмазними відрізними кругами із внутрішньою ріжучою крайкою; розроблено математичну модель врахування сил різання, яка дозволила оцінити величину напруги на ріжучій крайці як функцію сили різання, і розробити методику, впроваджену у виробництво, вибору гранично припустимої величини натягу відрізного круга в традиційній схемі різання, що допускає поширення і на інші схеми різання; експериментальними дослідженнями підтверджена адекватність модельних уявлень; встановлено, що запропоновані методика вибору припустимої величини натягу і спосіб усунення нерівномірності натягу приводять до: збільшення терміну служби відрізних кругів на 13...

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення точності різання злитків монокристалів на пластини за рахунок зменшення нерівномірності натягу корпуса відрізного круга і розробки методів вибору величини натягу. У результаті проведених досліджень можна зробити наступні висновки: обґрунтовано та експериментально підтверджено факт впливу величини натягу і ступеню нерівномірності натягу не тільки на стійкість відрізних кругів, характеристики точності відрізуваних пластин, але також і на ширину пропила, і в остаточному підсумку на економічні показники процесу різання напівпровідникових монокристалів алмазними відрізними кругами із внутрішньою ріжучою крайкою;

розроблено математичну модель врахування сил різання, яка дозволила оцінити величину напруги на ріжучій крайці як функцію сили різання, і розробити методику, впроваджену у виробництво, вибору гранично припустимої величини натягу відрізного круга в традиційній схемі різання, що допускає поширення і на інші схеми різання;

на підставі дослідження плоского напруженодеформованого стану відрізного круга, його осьової твердості і згинальних коливань при нерівномірному натягу вперше розроблена і впроваджена у виробництво методика визначення нерівномірності натягу, яка заснована на вимірі частот власних коливань відрізного круга;

експериментальними дослідженнями підтверджена адекватність модельних уявлень; встановлено, що запропоновані методика вибору припустимої величини натягу і спосіб усунення нерівномірності натягу приводять до: збільшення терміну служби відрізних кругів на 13...16%; важливо підкреслити, що ця величина лежить за межами статистичної похибки;

зменшення числа кругів, що вийшли з ладу при натягу або підтягуванні на 12...20%;

зменшення розкиду геометричних параметрів відрізуваних пластин на 20...40%;

зменшення ширини пропила на 7...9% і, отже, зменшення відходів дорогих матеріалів;

збільшення частини відрізаних пластин з високими характеристиками площинності. Зокрема, для локальної неплощинності (STIR) це збільшення становить 6...7%, що на стадії різання є досить вагомим результатом;

впровадження методик виміру величини натягу, ступеню його нерівномірності і вибору величини гранично припустимого натягу дає очікуваний економічний ефект $98 800 для ділянки різання, що складає 10 верстатів АЛМАЗ-12М.

Таким чином, теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено, що усунення нерівномірності натягу відрізного круга приводить до підвищення точності різання злитків монокристалів на пластини, збільшення стійкості відрізного круга, зменшення ширини пропила та, як слідство, до збільшення ефективності процесу різання.

Ерошин С. С., Таращанский М. Т. Жесткость отрезных кругов // Збірник наукових праць Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля (матеріали VIII Міжнародної науково-практичної конференції “Університет і регіон” 25-26 грудня 2002 року). - Луганськ: вид-во Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля, 2002 р. - Частина друга. - С. 20.

Ерошин С.С., Таращанский М.Т. Напряженное состояние кругов АКВР под действием сил резания // Вісник Східноукраїнського національного університету. - 2003. - вип. 4(62). - С. 177-183.

Таращанский М. Т. Определение степени неравномерности натяжения кругов АКВР // Вісник Східноукраїнського національного університету. - 2003. - вип. 6(64). - С. 25-33.

Таращанский М.Т. Неравномерность натяжения отрезного круга // Вісник Східноукраїнського національного університету. - 2003. - вип. 7(65). - С. 53-58.

Ерошин С. С., Таращанский М. Т. Определение степени неравномерности натяжения отрезного круга по частоте собственных колебаний // Ресурсозберегаючи технології виробництва та обробка тиском матеріалів в машинобудуванні: сб. наук. пр. - Ч.1. - Луганськ: вид-во Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля, 2003 р. - С. 121-126.

Таращанский М.Т. Определение величины искажения режущей кромки анизотропного отрезного круга // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. - Краматорськ: ДДМА. - 2003. - вип. № 14. - С. 58-61.

Таращанский М.Т., Воротнев Л.В. Определение величины прогиба алмазного отрезного круга под действием аксиальной составляющей силы резания // Вісник Східноукраїнського національного університету. - 2004. - вип. 4(74). - С. 33-37.

Большаков Н. А., Хохлов А. Н., Ерошин С. С., Таращанский М. Т. Повышение эффективности резки слитков монокристаллов на пластины // Электронная промышленность. - 2003. - вып. 3. - с. 139-146.

Ерошин С.С., Таращанский М.Т. Расчет натяжения кругов АКВР // Электронная техника. - 1988. - сер. 7. - вып. 2(147). - С. 58-60.

Ерошин С.С., Таращанский М.Т. Напряженное состояние кругов АКВР при неравномерном натяжении // Труды 6-й Междунар. конф. “Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве”. - Харьков. - 2002. - С. 105-107.

Ерошин С.С., Таращанский М.Т. Причины износа кругов АКВР // Труды 6-й Междунар. конф. “Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве”. - Харьков. - 2002. - С. 107-109.

Ерошин С.С., Таращанский М.Т. Влияние осевой жесткости АКВР на неплоскостность отрезаемых пластин // Труды 12-й Междунар. конф. “Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве”. - Харьков. - 2006. - С. 268-270.

А.с. 1685719 СССР, МКИ В 28 D 7/04. Способ резки монокристаллов / С.С.Ерошин, М.Т.Таращанский, Д.Н.Гулидов и др. (СССР). - № 4371589/33; Заявлено 01.02.88; Опубл.23.10.91, Бюл. № 39. - 4 с.

А.с. 1795825 СССР, МКИ H 01 L 21/304. Способ резки монокристаллов на пластины / С.С.Ерошин, В.П.Запорожский, В.В.Гаврилюк, М.Т.Таращанский (СССР). - № 4812876/25; Заявлено 30.03.90; Зарег.08.10.92. - 3 с.

А.с. 1761521 СССР, МКИ В 28 D 5/00. Способ резки монокристаллов / Ю.М.Андеев, С.С.Ерошин, М.Т.Таращанский, и др. (СССР). - № 4371589/33; Заявлено 11.04.88; Опубл.15.09.92, Бюл. № 34. - 2 с.

У роботах, опублікованих у співавторстві, дисертантові належать: у роботах [1, 2, 5, 7, 8, 9, 12] побудова математичних моделей і отримання основних співвідношень; у роботах [9,10] отримання основних співвідношень для напруг; у роботі [11] аналіз зносостійкості відрізних кругів; у роботах [13, 14, 15] отримання і аналіз кінематичних співвідношень.