一种锗镜片加工设备及加工方法技术

本发明专利技术公开了一种锗镜片加工设备及加工方法，加工设备包括支撑架、固定件、第一驱动块、第二驱动块、丝杆、刻度轮盘、第一电机、第二电机、第三电机和减速机；支撑架上设有上层支撑台和下层支撑台；固定件、第一驱动块和第二驱动块在上层支撑台上依次设置；固定件连接在上层支撑台上，丝杆一端连接刻度轮盘、另一端与固定件和第一驱动块螺纹配合；第一电机安装在第一驱动块上，第一电机转轴端部设有夹具；第二电机安装在第二驱动块上，第二电机转轴端部设有球面刀片；第三电机和减速机相连、且均安装在下层支撑台上，减速机的转轴穿过上层支撑台与第二驱动块连接。本发明专利技术提高了锗单晶的利用率、减少了锗油泥，节约了成本。节约了成本。节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种锗镜片加工设备及加工方法


[0001]本专利技术涉及一种锗镜片加工设备及加工方法，属于锗红外光学


技术介绍

[0002]锗(Ge)作为一种稀有金属隶属稀散金属范畴，是重要的半导体材料，广泛应用于红外光学、光纤、太阳能等领域，而红外光学领域中军用领域市场份额大约有85％
‑
88％。锗自被发现之日起，下游应用就在不断变革。20世纪60年代前后，金属锗主导全球半导体器件行业的发展；70年代后随着半导体硅生产技术的进步及大规模集成电路的出现，金属锗在半导体领域的应用有所下降。但是随着科技水平的发展，锗开始逐步在红外光学、光纤、太阳能领域应用，这些新领域的开发将锗行业推进了一个新的黄金发展期。目前，锗主要应用在太阳能电池、红外光学、光纤、PET催化剂、合金和医疗保健等领域。
[0003]金属锗具有优良的红外光学特性和物理特性，是热像仪理想的窗口、透镜、棱镜及滤光片，大规模应用于侦查和警戒的夜视仪和热成像仪等领域，在红外光学领域具有不可替代的作用。一般锗镜头有凹凸两个球面，加工时，如图1所示，先将锗单晶棒切割一小段(锗平片)，然后再将切下来的锗片进行铣磨，铣磨出两个凹凸球面。在这个过程中将产生大量的锗油泥，大量锗油泥的回收利用占据锗镜片成本的25
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30％，而且一块镜片需要远超镜片厚度的锗单晶来进行加工，锗单晶的利用率低，生产效率低下。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种锗镜片加工设备及加工方法，提高锗单晶的利用率，降低加工过程中产生的锗油泥，降低生产成本。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种锗镜片加工设备，包括支撑架、固定件、第一驱动块、第二驱动块、丝杆、刻度轮盘、第一电机、夹具、第二电机、球面刀片、第三电机和减速机；
[0007]支撑架上设有两层支撑台、分别为上层支撑台和下层支撑台，上层支撑台位于下层支撑台的正上方；
[0008]固定件、第一驱动块和第二驱动块在上层支撑台上沿同一方向依次设置；第一驱动块底部的上层支撑台上设有第一导轨，第一导轨为直线状，第一驱动块滑动配合在第一导轨上；固定件连接在上层支撑台上，丝杆一端连接刻度轮盘，丝杆另一端依次穿过固定件和第一驱动块，丝杆与固定件和第一驱动块之间均为螺纹配合，旋转刻度轮盘可驱动第一驱动块沿第一导轨滑动；第一电机安装在第一驱动块上，夹具安装在第一电机转轴的端部；刻度轮盘上设有沿周边设置的角度刻度值，固定件上设有刻度指针；
[0009]第二电机安装在第二驱动块上，球面刀片安装在第二电机转轴的端部，球面刀片的凸面向外；第三电机和减速机相连、且均安装在下层支撑台上，减速机的转轴穿过上层支撑台与第二驱动块连接，减速机可驱动第二驱动块做弧线运动。
[0010]球面刀片背着第二电机的一面是外，与第二电机相邻的一面为内。
[0011]上述刻度轮盘上设有角度刻度值(0～360
°
)，固定件上设有刻度指针，这样可准确获知刻度轮盘的旋转角度，进而精确控制第一电机的位置。
[0012]为了提高控制的精确性，第二驱动块底部的上层支撑台上设有第二导轨，第二导轨为弧线状，第二驱动块滑动配合在第二导轨上、并可沿第二导轨做弧线运动。这样可提高运行的稳定性和精确性。
[0013]为了便于驱动，第二驱动块底部设有垫块，垫块固定连接在上层支撑台上，减速机的转轴依次穿过上层支撑台和垫块与第二驱动块连接。这样可减薄第二驱动块的厚度，减少驱动动力。
[0014]当采用设有垫块的方案时，优选，垫块上设有第二导轨，第二导轨为弧线状，第二驱动块滑动配合在第二导轨上、并可沿第二导轨做弧线运动。
[0015]为便于读数，刻度指针固定在固定件顶部中间位置。这样方便角度观察。
[0016]上述第三电机为正反转电机。也即，既可正转，也可反转，直接购买可正反转的现有市售的电机即可。
[0017]上述第二电机转轴和第一电机转轴相向设置，也即第二电机转轴是面向第一电机转轴的，但并不特指二者转轴需要同轴心设置。
[0018]为了提高切割的精准度，上述第二电机转轴和第一电机转轴的轴心高度相等。
[0019]上述减速机的转轴与第二驱动块固定连接。减速机的转轴旋转，进而带动第二驱动块做弧线运动。
[0020]上述球面刀片为球面的锅盖状，球面刀片通过安装轴安装在第二电机转轴的端部，安装轴一端与球面刀片凹面中心连接、另一端连接第二电机转轴，安装轴在第二电机转轴上的位置可调。
[0021]作为其中一种具体的实现方案，安装轴一端与球面刀片凹面中心连接、另一端设有连接环，连接环套在第二电机转轴上、并通过同时穿过连接环套和第二电机转轴的螺栓或销轴固定。
[0022]为了方便使用，上述设备还包括接料盒，接料盒内设有缓冲液或缓冲棉，接料盒置于夹具下方的上层支撑台上，接料盒位置灵活可调，设备运行时，将接料盒置于晶棒自由端的正下方，使得切割下来的晶片可正好落在接料盒中，接料盒中缓冲液或缓冲棉的设置，减免了晶片的磕碰损伤，为了最大程度减少损伤，可将切割下来的晶片及时从接料盒中取走。缓冲液也是水等。
[0023]利用上述锗镜片加工设备加工，加工锗镜片的方法，包括依次相接的如下步骤：
[0024]1)在晶棒的一端用AB胶粘上一块和晶棒直径基本一致的石墨块，再将粘好的晶棒和石墨一起放入滚圆机进行滚圆，保证石墨块和晶棒轴心一致；
[0025]2)将粘石墨块一端放入与第一电机相连的夹具、夹紧；
[0026]3)目标镜片两侧面的球面半径分别为R1和R2，球面刀片的球面半径等于R1和R2中较大的一个，且球面刀片的有效半径d＞R，其中，R为晶棒的半径；
[0027]4)调整球面刀片的安装位置，使球面刀片球面凹面中心到减速机轴心和第二电机轴心的交点距离等于R1和R2中较大的一个，将球面刀片固定紧；
[0028]5)旋转刻度轮盘调整晶棒的位置，使球面刀片旋转切割的初始位置为晶棒的目标切割位置，也即球面刀片边缘的刀刃对准晶棒的起始切割点；一根晶棒的首次切割的边缘
厚度为0，这样可进一步减少锗泥的产生，提高锗的回收利用率，之后的切割的边缘厚度根据订单的厚度确定，直至晶棒被切割完毕；
[0029]6)启动第一电机、第二电机、第三电机和减速机，开始切割，第一电机转轴和第二电机转轴的旋转方向相反，减速机可驱动球面刀片做指向晶棒圆心的弧线运动，当刀片边缘达到晶棒圆心位置时，第三电机和减速机停止，当晶片被切下时，停止第一电机和第二电机，并将第三电机和减速机反向旋转，使得球面刀片退回到旋转切割的初始位置；
[0030]7)重复步骤5)
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6)完成整根晶棒的切割，将得到的晶片精细加工至目标尺寸，完成晶片加工。
[0031]为了确保加工质量，上述步骤3)中，球面刀片的球面半径等于R1和R2中较大的一个加上2～3mm，步骤4)中，调整球面刀片球面凹面中心到减速机轴心和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锗镜片加工设备，其特征在于：包括支撑架(1)、固定件(2)、第一驱动块(3)、第二驱动块(4)、丝杆(5)、刻度轮盘(6)、第一电机(7)、夹具(8)、第二电机(9)、球面刀片(10)、第三电机(11)和减速机(12)；支撑架(1)上设有两层支撑台、分别为上层支撑台(11)和下层支撑台(12)，上层支撑台(11)位于下层支撑台(12)的正上方；固定件(2)、第一驱动块(3)和第二驱动块(4)在上层支撑台(11)上沿同一方向依次设置；第一驱动块(3)底部的上层支撑台(11)上设有第一导轨，第一导轨为直线状，第一驱动块(3)滑动配合在第一导轨上；固定件(2)连接在上层支撑台(11)上，丝杆(5)一端连接刻度轮盘(6)，丝杆(5)另一端依次穿过固定件(2)和第一驱动块(3)，丝杆(5)与固定件(2)和第一驱动块(3)之间均为螺纹配合，旋转刻度轮盘(6)可驱动第一驱动块(3)沿第一导轨滑动；第一电机(7)安装在第一驱动块(3)上，夹具(8)安装在第一电机(7)转轴的端部；刻度轮盘(6)上设有沿周边设置的角度刻度值，固定件(2)上设有刻度指针；第二电机(9)安装在第二驱动块(4)上，球面刀片(10)安装在第二电机(9)转轴的端部，球面刀片(10)的凸面向外；第三电机(11)和减速机(12)相连、且均安装在下层支撑台(12)上，减速机(12)的转轴穿过上层支撑台(11)与第二驱动块(4)连接，减速机(12)可驱动第二驱动块(4)做弧线运动。2.如权利要求1所述的锗镜片加工设备，其特征在于：第二驱动块(4)底部的上层支撑台(11)上设有第二导轨，第二导轨为弧线状，第二驱动块(4)滑动配合在第二导轨上、并可沿第二导轨做弧线运动。3.如权利要求1所述的锗镜片加工设备，其特征在于：第二驱动块(4)底部设有垫块(14)，垫块(14)固定连接在上层支撑台(11)上，减速机(12)的转轴依次穿过上层支撑台(11)和垫块(14)与第二驱动块(4)连接。4.如权利要求3所述的锗镜片加工设备，其特征在于：垫块(14)上设有第二导轨，第二导轨为弧线状，第二驱动块(4)滑动配合在第二导轨上、并可沿第二导轨做弧线运动。5.如权利要求1
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4任意一项所述的锗镜片加工设备，其特征在于：还包括接料盒，接料盒内设有缓冲液或缓冲棉，接料盒置于夹具(8)下方的上层支撑台(11)上；刻度指针固定在固定件(2)顶部中间位置。6.如权利要求1
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4任意一项所述的锗镜片加工设备，其特征在于：第三电机(11)为正反转电机；第二电机(9)转轴和第一电机(7)转轴相向设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗福敏，王卿伟，
申请(专利权)人：中锗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：