DD140119A1 - Verfahren zur herstellung duenner scheiben aus glaskoerpern durch trennschleifen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Trennen von Körpern aus Glas und Verbunden von Glas mit anderen spröden Werkstoffen. Sie ist besonders geeignet für die Herstellung von Scheiben geringer Dicke mit hoher geometrischer Genauigkeit und Güte der geschnittenen Oberflächen bei sehr guter Materialökonomie. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines ökonomischen Verfahrens zum Herstellen dünner Scheiben aus Körpern von Glas, welches die Mängel der Außenboart-Trenntechnologie vermeidet, in der Materialeffektivität und Trennqualität aber überlegen ist. Erfindungsgemäß wird die iiufgabe dadurch gelöst, daß ein ökonomisches Verfahren zum Herstellen dünner Scheiben aus Glaskörpern bereifgestellt wird, welches die bei der Halbleiterbearbeitung bekannten Trennautomaten und Innenloch-Diamanttrennscheiben, eine optimale Schneidflüssigkeit und einen zweckmäßigen Kühl-Schmiermittelkreislauf' mit hohem Reinigungseffekt nutzt. Teilautomatisierung des Schneidens von Glasscheiben gleicher Dicke mit hoher geometrischer Genauigkeit und Oberflächengüte ist gewährleistet» Anwendungsgebiet ist die Herstellung von akustischen Verzögerungsleitungen· und Rohlingsscheiben für optische Küvetten-fenster.

Description

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Beschreibung der Erfindung

Verfahren zur Herstellung dunner Scheiben aus Glaskörpern durch Trennschleifen

Anwe ηdungβ,ο, β biet;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum effektiven Trennen von Körpern aus Glas und Verbunden von Glas mit anderen spröden Werkstoffen und ist insbesondere geeignet für die Herstellung von Scheiben geringer Dicke mit hoher geometrischer Genauigkeit bei gleichzeitig hoher Güte der erzeugten Ober«· flächen und sehr guter Schärfe der Schnittkanten. Haupteinsatzgebiet ist die Herstellung von akustischen Verzögerungsleitungen und die Vorfertigung von Scheiben für optische Küvettenfenster·

Es ist bekannt_c Glas aus Gründen der Produktivität mit Außenboart· Diamant«Trennscheiben zu trennen /I/o Die zu trennenden Glas« körper werden zum Zerschneiden auf eine geeignete Unterlage aufgekittete Als Schneidflüssigkeit kommen sowohl spezielle Schneidöle /2/ als auch auf Wasserbasis aufgebaute Schneidemulsionen /1;3/ zum Einsatz. Die Trennscheiben müssen aus'Stabili« tätsgrunden ausreichend dick gehalten werden, was entsprechend breite Schnittfugen zur Folge hat. Um optimale Schneidleistungen der Außenboart-Diamanttrennscheiben zu gewährleisten, ist die Einhaltung der günstigsten Schneidparameter erforderlich.

Wegen der nur begrenzten Steifigkeit des Sägeblattes kommt es beim Schneiden zu einem Verlaufen des Sägeblattes_e so daß für die Herstellung von Scheiben oder Stöcken mit definierten Abmessungen eine beträchtliche Schneidzugabe erforderlich ist. Eine Verringerung des Schneidvorschubes bringt zwar eine Reduzierung der Schneidzugabe ο zieht aber geringere Produktivität nach sich« Ferner geht dabei der auf optimale Schneid« leistung eingestellte Selbstschärfeffekt verloren^ was gleichzeitig erhöhten Verschleiß des Schneidbelages und größere Neigung des Sägeblattes zum Flattern mit nachteiligen Auswirkungen auf die Qualität des Schnittes nach sich zieht,. Pneumatische Stabilisierung des Sägeblattes /4/ bringt zwar.eine Verbesserung»

stellt aberjkeine generelle Lösung des Problems dar. Ein weiterer Nachteil beim Außenboart«Trennen von dünnen Scheiben ergibt sich aus der Wirkung der Schneidflüssigkeit und ihres Grades der Ver« unreinigung durch Schneidschlamm«, Die zur Abscheidung des Schneid« schlamrr.es eingesetzten Reinigungssysteme sind für die Erzielung eines ausreichenden Reinigungseffektes sehr aufwendig« Ferner ist das Trennschleifen mit Innenloch«»Diamant£rennscheiben bekannt /5;6/_o Die sehr dünnen und am Außenrand gespannten Innen« lochwSägeblätter ermöglichen bei der Bearbeitung von Halbleitereinkristallen sehr schmale Schnittfugen und hohe Trennqualität. Als Schneidflüssigkeit wird Wasser mit Zusatz von oberflächen·» aktiven Stoffen verwendet. Für die Anwendung von Innenloch^Diamant** trennscheibeη zur Bearbeitung von Quarz_e Piezokeramik^ optischom Glas und einigen weiteren Werkstoffen gibt es Hinweise,' wonach diese Trenntechnologis als aufwendig und schlecht automatisierbar /4/ charakterisiert wird₉ bzw« die Entwicklung spezieller Diamant» Belagzusammensetzungen und entsprechende Abstimmungen der Maschinen erfordert /7/«, Zur Anwendung von Schneidölen für diese Technologie konnten keine Aussagen gefunden werden« Schneidflüssigkeiten auf Wasserbasis sind ** nach-eigenen Versuchen «-ungeeignet und führen bei Anwendung im Trennergebnis zu sehr schlechter Geometrie und Oberflächenqualität und unvertretbar niedrigen Standzeiten des Innenloch^Trennwerkzeuges_β Beim Arbeiten mit einem geschlos« senen Kühl«Schmiermittelkreislauf wird das Bearbeitungsergebnis

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auch durch den steigenden Verschmutzungsgrad der Schneidflüs« sigkeit beeinträchtigt. Die Reinigung der direkt aus dem Trennschleifprosß kommenden Schneidflössigkeit durch Filter« systeme ist entweder sehr aufwendig oder im Wirkungsgrad eingeschränkt.

FQr die Herstellung von dünnen Scheiben aus Glaskörpern ist auch die Anwendung des Gatter-Trennläppens bekannt /8/, Neben sehr langen Bearbeitungszeiten und der Verschleißer·- scheinungen an den Läppbändern treten Keilfehler der geschnit*» tenen Scheiben auf· Die starre Einstellung des Schneidmaßes läßt keine Dickenkorrektur zu und es muß mit einer Maßzugabe getrennt werden_o Das Einrichten einer Gatter«Trennläppmaschine ist zeit« aufwendig, körperlich anstrengend und schmutzintensiv.

ZiejL de r_t Erf indunc;

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines ökonomischen Verfahrens zum Herstellen dünner Scheiben aus Körpern von Glas und Verbunden von Glas mit anderen spröden Werkstoffen» welches frei von den Mangeln der Außenboart-Trenntechnologie ist und eine Fertigung der Glasscheiben mit gleicher Produktivität aber besserer Materialeffektivität und Trennqualität ermöglicht sowie mit einem einfachen, aber in der Wirksamkeit effektiven Kühl«Schmiermittelkreislauf arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ökonomisches Verfahren zum Herstellen dünner Scheiben aus Körpern von Glas und Verbunden von Glas mit anderen spreden Werkstoffen bereitgestellt wird, welches die bei der Halbleiterbearbeitung bekannten Trennautomaten und Innenloch-Diamantirennscheiben eine für das Trennen von Glas optimale Schneidflüssigkeit und einen zweckmäßig aufgebauten Kühlschmiermittelkreislauf mithohem Reinigungseffekt nutzt. Gleichzeitig wird die Forderung nach Teilautomatisierung des Schneidens von Glasscheiben gleicher Dicke mit hoher geometrischer Genauigkeit und Oberflächengüte erfüllt.

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Die Anwendung des Trennverfahrens mit Innenloch-Diamanttrenn» scheiben zum Herstellen dünner Scheiben aus Glaskörpern ver~ meidet infolge der deutlich geringeren Trennscheibendicken und der hohen Arbeitssteifigkeit die für das Außenboart-Trennverfahren typischen großen Schnittfugenbreiten und reduziert die für eine Korrektur des Verlaufene der Schn.ittebene erforderliche Bearbeitungszugabe auf einen genau einstellbaren minimalen Betrag,, welcher für einen eventuell nachgeordneten Feinbearbeitungsschritt benötigt wird« Da bei der erfindungsgemäßen verfahrenstechnischen Lösung_c die für das Außenboarttrennverfahren typischen Flattererscheingungen des Trennwerkzeuges entfallenj wird eine sehr präzise Schnittführung mithoher Kantenschärfe erreicht* Durch den Einsatz einer den Werkstoff Glas ausreichend benetzenden und schmierfähigen Schneidflüssigkeit und deren drucklosen Heranführung in einer gerade ausreichenden Menge unmittelbar an die Schneidkante des Werkzeuges Innenloch^Diamanttrennscheibe wird eine ausreichende Kühlung und Spülung im Schneidspal'c erreicht und der für das Außenboart«-Trennverfahren typische Aufstau der Schneidflüssigkeit im Schneidspalt infolge der Zentrifugalkräfte vermieden und es kommt zu keinem verfahrensbedingten Scheiben« 'bruch· Die optimale Schneidflüssigkeit ermöglicht in Verbindung mit der sehr dünnen Innenloch-Diamanttrennscheibe ferner die Einhaltung der für ein Diamantwerkzeug optimalen Schneidvorschubwerte .

In Addition aller positiven Eigenschaften der erfindungsgemäßen' fertigungstechnologischen Lösung sind keine Innenloch-Diamanttrennscheiben mit Sonderaufbau des Schneidbelages erforderlich und es kann auf solche Innenloch-Diamanttrenfischeiben zurückgegriffen werden^ wie sie bei der Halbleiterbearbeitung üblich sind ο ·

Durch den Einsatz eines einfach aufgebauten, geschlossenen Kühl~ Schmiermittelkreislaufes mit integriertem Reinigungskreislauf von hohem Wirkungsgrad wird bei der erindungsgemäßen verfahrenstschnologischen Lösung gegenüber den in der Glasbearbeitung bekannten mehrstufigen Absetzkaskaden eine nur geringe Einsatzmenge an Schneidflüssigkeit benötigt₃ die gleichzeitig sehr hoch ausge« lastet wird»

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Die zweckmäßige Einordnung des Filtersystems in den Kühl-Schmiermittelkreislauf sichert dabei, daß durch einen sehr hohen Umwälzfaktor für abgespannte Teilchen mit Teilchengrößen unter

1 ,um erreicht wirdo

AusfOhrungs be ispie I

Die Beschreibung des Verfahrens und seine Vorteile gegenüber der Außenboart-Trehnverfahren sollen am Ausfuhrungsbeispiel der Herstellung von Scheiben definierter Dicke für akustische Ver~ zögerungsleitungen des Typs CV 20 und an Hand der Zeichnung erfolgen.

Bei den in Scheiben zu trennenden Glaskörpern 1 handelt es sich um einen 15 mm dicken Körper aus Spezialbleiglas„ der auf den • beiden Funktionsflächen £ mit piezokeramischen Scherwandlern belegt ist« Diese Körper 1 sind in Scheiben von ca. 760,um Dicke zu trennen*

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrens technologischen Lösung wird der zu trennende Glaskörper 1 in bekannter Weise gagen eine Ein« schneidunterlage aiigekittet und mit Siegellack am Werkstückhalter

2 angeklebt. Der Werkstuckhalter wird dann am Vorschubsystem 3 des Trennautomaten befestigt. Unter Berücksichtigung des Drehsinnes der Innenloch^Diamanttrennscheibe 4 wird die druckloee Zuführung der Schneidflüssigkeit über einen seitlichen Einschnitt in einem Kunststoffschlauch vorgenommen. Die im Durchsatz über ein Nadelventil regelbare Kühl-Schmiermittelzuführung 5 ist möglichst dicht an die Einschnittflache des Glaskörpers 1 heranzu~ führeno Im Bereich der Ausschnittfläche wird eine größere Menge der Schneidflüssigkeit als Spülflüssigkeit 6 an den Schneidbelag herangeführt· Die dem Trennprozeß zugeführte einheitliche Kühl-Schmier« und Spülflüssigkeit wird im Schutzgehäuse 7 des Trennautomaten gesammelt und über die Rückflußleitung 8 dem Vorratsbehälter des Kühl-Schmiermittelkreislaufes zugeführt,, Der sich im Schneidraum bildende Schneidflüssigkeitsnebel wird über Absaug»

leitung /16/ entfernt und nach Kondensation an der Rohrwandung zum überwiegenden Teil wieder in das Schutzgehäuse zurückgeführt.

Die aus dem Rücklauf 8 kommende Schneidflüssigkeit wird der Auf«» fangkammer 9 zugeführt« Aus Kammer 9 gelangt es über eine auf mittlerem Niveau angebrachte Oberströmöffnung in die Beruhigungskammer IO und von dort über eine im unteren Drittel der Kammer angeordneten Überströmöffnung in den Hauptvorratsbehälter 11· Die durch Schneidschlamm verunreinigte Schneidflussigkeit in Behälter 11 wird nun über die Zahnradpumpe 12 durch eine Frei» strahl«Tellerzentrifuge 13 gedruckt und einem kontinuierlichen Reinigungsprozeß mit hohem Umwälzgrad und Wirkungsgrad über den Kreislauf 11 12 13 11 und sofort unterworfene Ober eine regeln bare Nebenschlußleitung 15 zwischen Zahnradpumpe 12 und Freistrahl· Tellerzentrifuge 13 wird die für den Schneidprozeß erforderliche Menge an Schneidflüssigkeit zur Kühlung und Schmierung der Trennzone und zur Spülung und Reinigung der Trennscheibe dem Trep.nauto« maten wieder zugeführt. Der durch Zentrifugieren separierte Schneidschlamm wird in angemessenen Zeitabständen aus dem Separationsteil 14 der Freistrahl-Tellerzentrifuge 13 in fast fester Konsistenz entnommen. , .

Im Veigleich zur Außenboart-Trenntechnologie konnten bei der Realisierung des erfindungsmäßen Verfahrens unter Verwendung eines Trennautomaten und voller Ausnutzung seiner Bearbeiiungskapazität im automatischen Einzelschnitt-Betrieb und Anwendung der benannten verfahrenstechnologischen Parameter abhebbare und deutliche Verbesserungen in der Materialeffektivität _s der Geometrie und Oberflächenqualität der getrennten Scheiben sowie in der Auswirkung auf die Qualität des Endproduktes festgestellt werden«,

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In einem zweiten Ausführungsbeispiel, der Herstellung von Rohlingsscheiben für die Fertigung optischer Küvettenfenster, konnte die Überlegenheit des erfindungsmäßen Verfahrens bei Anwendung der im ersten Ausführungsbeispie-1 benannten Verfahrens· technologischen Parameter im Vergleich zum Außenboart-Trennverfahren ebenfalls nachgewiesen werden.

Claims (3)

1. .- 8

   Erfindunqeansoruch

   !©Verfahren zur Herstellung dünner Scheiben aus Glaskörpern durch Trennschleifen gekennzeichnet dadurch* daß ein Trenn« automat mit einer Innenloch-Diamantscheibe der Halbleiterbearbeitung in Kombination mit einer Schneidflüssigkeit für Glastrennung sowie einem Kühl«Schmiarmittelkreislauf mit hohem Reinigungseffekt versehen wird,
2. 2. Verfahren neon Punkt I₉ gekennzeichnet dadurch ₉ daß der einfach aufgebaute Kühl«Schmiermittelkrsislauf mit hohem Reinigungseffekt mit einer stark reduzierten Köhl-Schmiermittol» raenge versehen
3. 3. Verfahren nach Punkt i und 2_S gekennzeichnet dadurch,, daß zur Speisung a®r Zuführungen für das Kühlschmiermittel an den Schneidboart vor der Einschnittfläche und üer Spölflüssigkeit zur Reinigung des Schneidboartes hinter der Ausschnitt^liehe ein Teilstroni aus dem Relnigungskreislauf abgezweigt wird«

   A₉ Verfahren nach Punkt ι bis 3 gekennzeichnet dadurch_f daß die Schneidflüssigkeit drucklos an den Schneidboart herangeführt wird*

   Hierzu /} Seite Zeichnung

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