一种保温结构的切削工装的制作方法

1娱乐游戏涉及加工装置，尤其涉及一种保温结构的切削工装。


背景技术：

2.单晶炉作为直拉法单晶硅生产的重要设备之一，如图1所示，包括固定位置的导流筒1和加热器3，以及可旋转升降的坩埚2等构件。坩埚2内盛装硅料，在加热器3的作用下硅料熔化成硅液4。导流筒1包括外导流筒5和倒锥形的内导流筒6，通过调节部件控制气体调节装置进行对筒体内气体进行导向调节，能有效控制晶体固液界面结晶潜热的挥发，从而有效保持固液界面的平坦性。为提高导流筒的保温效果，内外导流筒之间的腔体被保温材料填充。
3.拉晶过程中，为保证晶体生长均匀，使导流筒可以更稳定地控制热场梯度，对热场内温度的稳定性要求高，因此保温层的设置至关重要。外导流筒5和内导流筒6之间的腔体形状不规则，保温层在装炉前一般由人工一圈圈裹覆填充在内外筒之间区域，在此操作过程中会产生大量的杂质污染炉腔，且难以铺设均匀，过程耗时耗力，如果在安装不稳的情况下，易出现错位或松动脱落，对拉晶的质量有很大的影响；另外，目前多采用的保温结构是不同高度的保温毡圈竖向环绕设置，毡层结构如图11所示，由于坩埚内的硅液以及加热器的热量向上辐射(如图1所示)，该种布置方式形成的层间贯穿的竖向连接缝隙容易导致热量穿透，不能很好的起到隔热效果；又，尽管部分企业采用具有较好整体性能的一体化固化毡(如图12所示)，可以减少保温层铺设时间，但固化毡与软毡相比生产成本较高，且由于树脂的原因保温材料密度增加，保温效果也不如软毡。


技术实现要素：

4.发明目的：本实用新型的目的是提供一种保温结构的切削工装，提高导流筒或类似导流筒这样异形的保温机构的密封性能，进而提高保温隔热性能。
5.技术方案：本实用新型所述的一种保温结构的切削工装，所述保温结构包括竖直部和竖直部下端对接的收束部，所述竖直部包括若干个竖向同轴贴合设置的圆筒状保温毡圈，所述收束部包括若干个水平同轴堆叠设置的环状保温毡圈；
6.所述切削工装包括支撑基座、支撑锥台、压盘和支撑圈；
7.所述支撑基座包括支撑盘以及设于支撑盘中央的定位柱，所述支撑盘盘面上与定位柱同轴心设有限位槽；
8.所述支撑锥台中央设有轴孔，且支撑锥台外壁设有与收束部内圈斜面对应的阶梯支撑面；所述支撑锥台可通过轴孔固定支撑在支撑盘；
9.所述压盘、支撑圈底面分别设有限位凸环，且压盘、支撑圈可通过限位凸环固定卡装在支撑盘的限位槽内；所述压盘内壁设有与收束部的外圈斜面对应的锥形压面，所述竖直部可固定支撑在支撑圈内。
10.优选的，所述定位柱上升降滑动套装有与支撑锥台、压盘、支撑圈对应的切削刀
具。
11.优选的，所述切削刀具包括具有相同结构构造的第一切削刀具和第二切削刀具，均包括与定位柱对应的轴套，所述轴套上固定设有连接盘，所述连接盘外圆周向设有角度可调的至少一片切刀。
12.优选的，所述阶梯支撑面与水平面呈β夹角，与收束部的内圈斜面锥度一致。
13.优选的，所述锥形压面与水平面呈α夹角，与收束部的外圈斜面锥度一致。
14.优选的，所述支撑圈的高度不小于竖直部的高度。
15.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
16.1、本实用新型的切削工装，采用与支撑基座匹配设置的支撑锥台可便捷的实现收束部固定支撑，而后采用可调节夹角的切刀可便捷的实现对收束部外圈阶梯区的切削加工；
17.2、完成收束部外圈切削后，采用与支撑基座配合设置的压盘可对完成外圈阶梯区切削的收束部形成固定支撑，而后采用可调节夹角的切刀便捷的实现对收束部内圈阶梯区的切削加工；
18.3、采用与支撑基座配合设置的支撑圈可对竖直部的内圈阶梯区进行切削加工；
19.4、实现对保温结构的高效加工，提高导流筒或类似导流筒这样异形的保温结构的密封性能，进而提高保温隔热性能。
附图说明
20.图1为现有导流筒与坩埚、加热器相对位置结构示意图；
21.图2为本实用新型导流筒与保温毡层结构剖视图；
22.图3为图2中保温结构示意图；
23.图4为图3中保温结构a-a结构剖视图；
24.图5为图4中保温结构b处放大结构示意图；
25.图6为本实用新型的收束部与支撑锥台连接状态结构示意图；
26.图7为本实用新型的收束部外圈切削状态结构示意图；
27.图8为本实用新型的收束部与压盘连接状态结构示意图；
28.图9为本实用新型的收束部内圈切削状态结构示意图；
29.图10为本实用新型的竖直部内圈切削状态结构示意图；
30.图11为现有保温层软毡铺设结构示意图；
31.图12为现有固化毡结构示意图。
32.附图标记：
33.1、导流筒；2、坩埚；3、加热器；4、硅液；5、外导流筒；6、内导流筒；
34.7、保温结构；71、竖直部；711、圆筒状保温毡圈；72、收束部；721、环状保温毡圈；73、安装内腔；74、阶梯区；
35.8、切削工装；
36.9、支撑基座；91、支撑盘；92、定位柱；93、限位槽；
37.10、支撑锥台； 101、轴孔； 102、阶梯支撑面；
38.11、压盘； 111、锥形压面；
39.12、第一切削刀具；13、支撑圈；14、第二切削刀具；15、限位凸环；16、轴套；17、连接盘；18、切刀。
具体实施方式
40.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图2-10所示，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.如图1所示，单晶炉内有固定位置的导流筒1和加热器3，以及可旋转升降的坩埚2(坩埚包括内外坩埚，是行业常识，图1为结构简图，故未详细展示)等构件。坩埚2内用于盛装硅料，在加热器3的作用下硅料熔化成硅液4。导流筒1包括外导流筒5和倒锥形的内导流筒6，内外导流筒之间的腔体被保温材料填充。
42.导流筒的保温结构，保温结构用于填充内导流筒6与外导流筒5之间的腔体，从而提高导流筒1保温效果，降低保温材料铺设难度和时间。
43.如图2-5所示，保温结构7包括竖直部71和收束部72；竖直部71包括若干个竖向同轴贴合设置的圆筒状保温毡圈711，外层若干个圆筒状保温毡圈711具有相同的高度，内层若干个圆筒状保温毡圈711的高度由内而外呈梯度增加形成倒锥形的安装内腔73；具体的，竖直部71内的安装内腔侧壁与水平面面呈β夹角，45
°
≦β≦75
°
，也即竖直部71内的安装内腔73内壁倾斜角度与内导流筒6的锥度一致。
44.收束部72包括若干个水平同轴堆叠设置的环状保温毡圈721，上层n(n≥0)个环状保温毡圈721具有相同的外径，且下层若干个环状保温毡圈721的外径、内径自上而下逐步减小；收束部72下层的环状保温毡圈721外侧形成的斜面与水平面呈α夹角，15
°
≦α≦45
°
，也即收束部72外侧面与外导流筒5的下部锥度一致；收束部72下层的环状保温毡圈721内侧形成的斜面与水平面呈β夹角，45
°
≦β≦75
°
，也即收束部72内侧斜面与竖直部的安装内腔73斜面、内导流筒6斜面与水平面之间夹角一致。
45.圆筒状保温毡圈711、环状保温毡圈721的厚度为5-15mm，保温毡圈采用具有保温功能的碳纤维或开奖纤维材料制得，具有良好的保温效果。需要指出的是，每一层的圆筒状保温毡圈711、环状保温毡圈721可以是整体的一片结构，圆筒状保温毡圈711也可由于多个柔性片材缝合成圆筒状结构，环状保温毡圈721也可由多个柔性片材缝合成环状结构；在后期缝合不同层的圆筒状保温毡圈711、环状保温毡圈721时，一层保温毡圈拼接处应与另一层保温毡圈的拼接处交错布置，从而加强缝合整体性。
46.本具体实施例中，保温毡圈的厚度均优选为10mm，材料采用碳纤维软毡。依照导流筒的尺寸，α夹角为30
°
，β夹角为79.5
°
，竖直部71包括15干个竖向同轴贴合设置的圆筒状保温毡圈711，其中9个高度相同；收束部72包括11个环状保温毡圈721，其中0个外径相同。
47.保温毡圈之间用高温线缝合。如图4所示，相邻的圆筒状保温毡圈711通过耐高温线缝合成一体的竖直部71；同理，相邻的环状保温毡圈721通过耐高温线缝合成一体的收束部72；然后将竖直部71与收束部72上下堆叠对接形成的形状和外导流筒5与内导流筒6之间的保温腔体形状一致。耐高温线的直径为0.5-3mm，本具体实施例优选0.8mm的碳纤维线。
48.如图5所示，基于收束部72由多个环状保温毡圈721堆叠而成，收束部72的外圈斜面、内圈斜面均会形成阶梯区74；同样的，竖直部71的内腔侧壁同样存在阶梯区，因此在竖直部71、收束部72分别缝合后，需要对竖直部71的内圈、收束部72外圈和内圈沿着相应的夹角α和β切削成平滑斜面，从而提高竖直部71、收束部72与外导流筒5、内导流筒6的密封性能，进而提高导流筒结构的保温隔热性能。安装时，将保温结构7的收束部72先放在外导流筒5中，再将竖直部71叠放在收束部72上方，然后将内导流筒6从上而下压入保温结构7内的安装内腔内，即可组成具有良好保温性能的导流筒1结构。
49.如图6-10所示，本实用新型的一种保温结构的切削工装，该切削工装8包括支撑基座9、支撑锥台10、压盘11和支撑圈13；需要指出的是，虽然本具体实施例中的保温机构适用于导流筒，但并不应限制于导流筒，只要是阶梯状斜面需要切削平整的保温结构都应是本实用新型的保护范围。支撑基座9包括支撑盘91以及设于支撑盘中央的定位柱92，支撑盘91盘面上与定位柱92同轴心设有限位槽93；支撑锥台10中央设有轴孔101，支撑锥台10可通过轴孔套装在定位柱从而固定支撑在支撑盘91；支撑锥台10外壁设有与收束部内圈斜面对应的阶梯支撑面102；压盘11、支撑圈13底面设有限位凸环15，压盘11、支撑圈13可通过限位凸环固定卡装在支撑盘的限位槽93内；压盘11内壁设有与收束部的外圈斜面对应的锥形压面111，竖直部71可固定支撑在支撑圈13内；支撑锥台10、压盘11分别用于支撑收束部并对其内圈斜面、外圈斜面进行切削加工，支撑圈13用于支撑竖直部并对竖直部内圈进行切削加工。
50.如图7、图9和图10所示，定位柱92上升降滑动套装有与支撑锥台10或压盘11对应的第一切削刀具12；定位柱92上升降滑动套装有与支撑圈对应的第二切削刀具14，第一切削刀具12和第二切削刀具14具有相同的结构构造，均包括与定位柱92对应的轴套16，轴套16上固定设有连接盘17，连接盘17外圆周向设有角度可调的至少一片切刀18，第一切削刀具12和第二切削刀具14的区别在于尺寸有所差异，比如第二切削刀具的切刀长度较第一切削刀具的切刀长。具体的，连接盘17外圆周对称设有两组切刀18，切刀18可沿着与连接盘17连接处调节角度，如对收束部72的外圈斜面进行削切，则将切刀与连接盘夹角调整为α夹角；如对收束部72的内圈斜面进行削切，则将切刀与连接盘的夹角调整为β夹角；在对竖直部的安装内腔进行切削时，将切刀与连接盘的夹角调节为β夹角；与连接盘17对应设有驱动机构(图中未给出)，驱动机构包括驱动电机以及与驱动电机配合设置的偏心杆，驱动电机带动偏心连杆驱动连接盘17沿着定位柱92高速旋转，即可实现对竖直部71的内圈、收束部72的外圈和内圈进行切削加工。
51.如图6-10所示，采用本实用新型的切削工装8加工保温结构7的加工方法：
52.(1)将支撑锥台10固定套装在支撑盘91上，将缝合成一体的收束部72套装在支撑锥台10圆周上并压紧实；
53.(2)将第一切削刀具12套装在定位柱92上，调节切刀18与连接盘17之间夹角为α并固定，15
°
≦α≦45
°
；驱动电机带动连接盘17沿着定位柱92高速旋转带动切刀18沿着收束部72外圈高速旋转，将收束部外圈的阶梯区74切削成斜面，该斜面与水平面的夹角即为α，与外导流筒5和水平面之间的倾斜角度一致，从而使得收束部72外圈斜面与外导流筒5内壁紧密贴合；
54.(3)将第一切削刀具12取下，将外圈斜面切削完成的收束部72与支撑锥台10分离
并取下，将支撑锥台10从支撑盘91取下，将收束部72重新放置在支撑盘91上，将压盘11的限位凸环15与支撑盘的限位槽93对应并卡装在支撑盘91，从收束部72内圈向四周挤压各个环状保温毡圈，使得环状保温毡圈外侧与压盘11的锥形压面111紧密贴合；
55.(4)将第一切削刀具12套装在定位柱92上，调节切刀与连接盘之间夹角为β并固定，45
°
≦β≦75
°
；驱动电机带动连接盘沿着定位柱92高速旋转带动切刀沿着收束部72内圈高速旋转，将收束部内圈阶梯区74切削成斜面，该斜面与水平面夹角为β，从而使得收束部内圈与内导流筒外壁形成良好的密封连接；
56.(5)将第一切削刀具12取下，将压盘11从支撑盘91上取下，并将切削完成的收束部72整体从支撑盘91取下；将支撑圈13的限位凸环15与支撑盘的限位槽93对应并卡装在支撑盘，将缝制一体的竖直部71装入支撑圈13内并压紧，使得圆筒状保温毡圈与支撑圈13形成紧密贴合；
57.(6)将第二切削刀具14套装在定位柱92上，调节切刀与连接盘之间夹角调节为β；驱动电机带动连接盘沿着定位柱92高速旋转带动切刀沿着竖直部71内圈高速旋转，将竖直部内圈阶梯区切削成斜面，该斜面与水平面夹角和内导流筒6与水平面夹角相同，从而使得竖直部内圈与内导流筒外壁形成良好的密封连接；
58.采用本实用新型的切削工装制作的保温结构，将竖直部71的内圈切削成与内导流筒匹配的平滑斜面，将收束部72的内圈、外圈切削成与内外导流筒匹配的平滑斜面，竖直部和收束部的结构外形与导流筒内的保温腔体外形一致，安装时，将保温结构的竖直部71和收束部72上下堆叠放入外导流筒5内，然后将内导流筒6自上而下卡入保温结构的安装内腔内，即可快速的实现导流筒的组装。收束部72采用水平堆叠的环状保温毡圈结构，保温毡圈的连接缝隙呈水平设置，不仅可实现对坩埚内硅融液向上辐射热量阻隔，而且可对竖直部71的竖向缝隙进行封堵，从而提高导流筒1的保温隔热性能。
59.以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。