一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法及專用刀具的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種石墨制品的加工方法及專用刀具，特別是一種多晶娃生廣用石墨卡帽及卡瓣的加工方法及專用刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]高純石墨具有強(qiáng)度高、抗熱震性好、耐高溫、抗氧化、電阻系數(shù)小、耐腐蝕、易于精密機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)，是理想的無機(jī)非金屬材料。用于加工制作電加熱元件、結(jié)構(gòu)鑄造模、冶煉高純金屬用坩禍舟皿、多晶硅還原爐夾具、單晶爐用加熱器、電火花加工石墨、燒結(jié)模具、電子管陽極、金屬涂鍍、半導(dǎo)體技術(shù)用的石墨坩禍、發(fā)射電子管、閘流管和汞弧整流器用的石墨陽極、柵極等。
[0003]隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展，作為多晶硅材料生產(chǎn)設(shè)備中的主要消耗品高純石墨夾具的需求也同期出現(xiàn)大幅增長。高純石墨夾具時多晶硅材料生產(chǎn)設(shè)備一一還原爐重要零配件之一，也稱為石墨電極，其主要作用是在生產(chǎn)中起到固定硅芯和導(dǎo)電，每套高純石墨夾具是由尚純石墨卡辦、尚純石墨卡帽、尚純石墨卡座組成。
[0004]對于多晶硅生產(chǎn)過程中所需的高純石墨夾具的加工，現(xiàn)階段主要是采用實(shí)心的高純石墨圓棒料車削而成，在加工每套高純石墨夾具的過程中有近一半的高純石墨材料被車削成石墨粉。目前高純石墨圓棒料的采購價(jià)在1.5—2.0萬元/噸左右，車削下來的石墨粉的價(jià)格最多2000—4000兀/噸，這就造成尚純石墨夾具的生廣成本居尚不下，使多晶娃的生產(chǎn)成本增加。如何降低高純石墨夾具的生產(chǎn)成本，是多晶硅生產(chǎn)過程中急需解決的問題之一O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種可有效降低多晶硅生產(chǎn)用高純石墨夾具的生產(chǎn)成本，提高材料的利用率的一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法及專用刀具。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法，該方法的生產(chǎn)工藝為:
O切槽:將加工石墨卡帽的高純石墨毛坯制品裝夾在車床上，按照墨卡帽的圖紙的尺寸和表面質(zhì)量要求進(jìn)行平端面、車外徑，然后在端面按石墨卡帽的內(nèi)經(jīng)和與其相配的石墨卡瓣的尺寸，留出精加工余量車出環(huán)形槽，環(huán)形槽的深度大于石墨卡瓣底座的高度；
2)掏芯材:高純石墨毛坯制品掉頭找正后，車外圓面和端面，使高純石墨毛坯制品的長度大于等于石墨卡帽的長度，利用掏芯材專用刀具按石墨卡帽圓錐孔的尺寸和錐面角度橫向進(jìn)刀掏芯材，進(jìn)刀深度小于石墨卡帽的長度和環(huán)形槽深度之差；
3)卸下工件，掰下上述步驟掏出的芯材，外圓環(huán)即為石墨卡帽的粗加工品，芯材即為石墨卡辦的粗加工品；
4)對上述石墨卡帽和石墨卡瓣的粗加工品進(jìn)行精加工后，即可獲得石墨卡帽和石墨卡瓣的成品。
[0007]上述進(jìn)刀深度小于石墨卡帽的長度和環(huán)形槽深度之差，其差值為I一0.5mm。
[0008]一種用于加工多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的掏芯材專用刀具，包括刀桿和焊接在刀桿頭部的刀片，其特征在于上述刀桿是由刀柄和固定在刀柄一端的刀桿組成，在刀桿頭部固定有人造金剛石的刀片。
[0009]上述刀桿為硬質(zhì)合金，刀桿與刀柄的固定是采用焊接或螺栓頂緊方式。
[0010]在上述刀柄的一端開有與硬質(zhì)合金的刀桿相配的U形槽，硬質(zhì)合金的刀桿插在U形槽內(nèi)，通過焊接或螺栓頂緊方式與刀柄固定。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案的特點(diǎn):1、充分利用了高純石墨材料，降低了材料成本。通過上述加工工藝，使多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的高純石墨材料利用率，由現(xiàn)有技術(shù)采用兩根棒料，變?yōu)橐桓?，可降低材料成本一半。按年生產(chǎn)I萬套石墨卡帽和配套的卡瓣計(jì)算，現(xiàn)有技術(shù)年需高純石墨材料2萬噸以上，采用本技術(shù)方案只需I萬噸，按現(xiàn)有高純石墨圓棒料的采購價(jià)1.5—2.0萬元/噸計(jì)算，年可節(jié)約材料費(fèi)用1.5—2.0億元，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值非?？捎^；2、利用人造金剛石硬度高、耐磨的特性，做為掏芯材專用刀具的刀頭，一次裝夾本刀具后可連續(xù)加工5萬件左右，是目前常用的硬質(zhì)合金焊接內(nèi)孔車刀的100倍，其綜合加工成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有硬質(zhì)合金焊接刀具；3、利用硬質(zhì)合金材料強(qiáng)度、硬度高的特性，采用硬質(zhì)合金做為刀桿，可有效減少加工過程中刀桿的顫動所造成表面粗糙度低的問題。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明石墨卡帽的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明石墨卡瓣的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明附圖2的俯視圖；
附圖4為本發(fā)明加工原理圖；
附圖5為本發(fā)明專用刀具的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6為本發(fā)明附圖5刀頭部分放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以加工外徑為Φ 105mm，長度為64mm的石墨卡帽I和與其配套使用的石墨卡辧4為例，結(jié)合附圖1、2、3、4說明其生產(chǎn)工藝如下:
加工石墨卡帽的尚純石墨毛還制品的尺寸為:Φ 110 X 70mm的尚純石墨。
[0014]I)切槽:將Φ110Χ70πιπι高純石墨棒料裝夾在車床上，按照墨卡帽的圖紙的尺寸和表面質(zhì)量要求進(jìn)行平端面、車外徑，然后在端面按石墨卡帽的內(nèi)經(jīng)和與其相配的石墨卡瓣底座3的尺寸車出環(huán)形槽5，環(huán)形槽的深度大于石墨卡瓣的底座的高度，環(huán)形槽的大徑和小徑要分別小于石墨卡帽的內(nèi)徑和石墨卡瓣底座的外徑，留出I一2_的精加工余量；
2)掏芯材:將上述車出環(huán)形槽的高純石墨毛坯制品掉頭找正后，車外圓面和端面，使高純石墨毛坯制品的長度大于等于石墨卡帽的長度，利用車槽專用刀具按石墨卡帽圓錐孔2的尺寸和錐面角度橫向進(jìn)刀掏芯材；掏芯材時車槽專用刀具的寬度必須保證掏完后，石墨卡帽和石墨卡瓣均有精加工余量，掏芯材的圓錐環(huán)形槽6的軸向深度要小于石墨卡帽的長度和環(huán)形槽深度之差，也就是說在環(huán)形槽5與圓錐環(huán)形槽6之間要留有I一0.5mm的余量，使掏出的石墨卡帽和石墨卡瓣之間在掏完后保持連接狀態(tài)，以防止掏出的芯材脫落將車槽專用刀具打斷或?qū)⑻屯旰蟮氖焙褪ò険p壞。
[0015]3)掏芯材工藝結(jié)束后，卸下工件，用手或工具將掏出的芯材掰下，外圓環(huán)即為石墨卡帽的粗加工品，芯材即為石墨卡辦的粗加工品；
4)對上述石墨卡帽和石墨卡瓣的粗加工品進(jìn)行精加工后，即可獲得石墨卡帽和石墨卡瓣的成品。
[0016]如圖5、6所示，用于加工多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的車槽專用刀具，包括刀桿和焊接在刀桿頭部的刀片，刀桿是由刀柄9和固定在刀柄左端的刀桿8刀桿組成，刀柄9和刀桿8的固定方式是采用在刀柄的左端開有與刀桿相配的U形槽，將刀桿插入U(xiǎn)形槽內(nèi)進(jìn)行固定連接。固定連接的形式采用焊接或在U形槽一側(cè)的刀柄上開有兩個螺栓孔，通過螺栓頂緊方式將刀桿與刀柄進(jìn)行固定。
[0017]為提尚專用刀具的使用壽命和保證零件的表面質(zhì)量，刀桿8米用硬質(zhì)合金制成，刀桿頭部固定焊接有人造金剛石的刀片7。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法，該方法的生產(chǎn)工藝為: 1)切槽:將加工石墨卡帽的高純石墨毛坯制品裝夾在車床上，按照墨卡帽的圖紙的尺寸和表面質(zhì)量要求進(jìn)行平端面、車外徑，然后在端面按石墨卡帽的內(nèi)經(jīng)和與其相配的石墨卡瓣的尺寸，留出精加工余量車出環(huán)形槽，環(huán)形槽的深度大于石墨卡瓣底座的高度； 2)掏芯材:高純石墨毛坯制品掉頭找正后，車外圓面和端面，使高純石墨毛坯制品的長度大于等于石墨卡帽的長度，利用掏芯材專用刀具按石墨卡帽圓錐孔的尺寸和錐面角度橫向進(jìn)刀掏芯材，進(jìn)刀深度小于石墨卡帽的長度和環(huán)形槽深度之差； 3)卸下工件，掰下上述步驟掏出的芯材，外圓環(huán)即為石墨卡帽的粗加工品，芯材即為石墨卡辦的粗加工品； 4)對上述石墨卡帽和石墨卡瓣的粗加工品進(jìn)行精加工后，即可獲得石墨卡帽和石墨卡瓣的成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法，其特征在于上述進(jìn)刀深度小于石墨卡帽的長度和環(huán)形槽深度之差，其差值為I一0.5mm。
3.一種用于加工多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的掏芯材專用刀具，包括刀桿和焊接在刀桿頭部的刀片，其特征在于上述刀桿是由刀柄(9)和固定在刀柄一端的刀桿(8)組成，在刀桿頭部固定有人造金剛石的刀片(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于加工多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的掏芯材專用刀具，其特征在于上述刀桿(8)為硬質(zhì)合金，刀桿與刀柄(9)的固定是采用焊接或螺栓頂緊方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于加工多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的掏芯材專用刀具，其特征在于在上述刀柄(9)的一端開有與硬質(zhì)合金的刀桿(8)相配的U形槽，硬質(zhì)合金的刀桿插在U形槽內(nèi)，通過焊接或螺栓頂緊方式與刀柄固定。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨制品的加工方法及專用刀具，特別是一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法及專用刀具；本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多晶硅生產(chǎn)用石墨卡帽及卡瓣的加工方法，該方法的生產(chǎn)工藝為切槽、掏芯材、取出芯材后精加；掏芯材專用刀具包括刀桿和焊接在刀桿頭部的刀片，其特征在于上述刀桿是由刀柄和固定在刀柄一端的刀桿組成，在刀桿頭部固定有人造金剛石的刀片；本發(fā)明技術(shù)方案具有可有效降低材料使用量，且掏芯材專用刀具具有使用壽命長，可有效減少加工過程中刀桿的顫動所造成表面粗糙度低等問題。
【IPC分類】B23B27-00, B23B1-00
【公開號】CN104668583
【申請?zhí)枴緾N201510118129
【發(fā)明人】曾品華
【申請人】石嘴山市新宇蘭山電碳有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月18日