新型籽晶加工设备的制作方法

本发明主要涉及晶体材料加工设备技术领域，具体涉及一种新型籽晶加工设备。

背景技术：

传统的籽晶加工是通过人工调整籽晶母料，在调整过程中，四个角通过填充物品达到预定的检测值，通过拼棒胶粘接，然后将其上到多线开方机上进行开方，切割成23*23mm的立方体，切割完成后需要从新测量籽晶径向，然后在通过粘接至磨床晶托上，进行粗磨，再次进行角度测试进行调整后，进行进一步的精磨。多次反复操作，工作比较繁琐，且从方籽晶加工为圆籽晶，每根籽晶母料损失70％，人员工作量较为繁重。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种新型籽晶加工设备，用以解决籽晶母料利用率低的问题，实现自动化籽晶加工，同时减少耗材的使用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的新型籽晶加工设备，包括：

支撑平台；

进给装置，所述进给装置设置在所述支撑平台上，所述进给装置包括进给组件和与所述进给组件连接的加工组件，所述加工组件包括第一驱动机构，与所述第一驱动机构连接的空心的钻管，所述第一驱动机构驱动所述钻管旋转以加工籽晶母料；

所述进给组件包括第二驱动机构，所述第二驱动机构驱动所述进给组件移向所述籽晶母料靠近或远离所述籽晶母料，以控制所述进给组件对所述籽晶母料加工时的进给量；

侧移装置，所述侧移装置设置在所述设备支撑平台上，所述侧移装置包括第三驱动机构，用于调节所述转管的端部位于所述籽晶母料的端部的位置；

旋转装置，所述旋转装置与所述侧移装置连接，并与所述进给装置相对设置，所述旋转装置上安装有晶托。

优选地，所述旋转装置包括旋转电机和旋转工作台，所述旋转工作台是双层结构，包括底座和旋转台，所述旋转台的中心转轴安装在所述底座上，所述旋转电机安装在所述底座的侧面，用于驱动所述旋转台的中心转轴周向旋转，所述旋转台上安装有所述晶托，所述底座与所述侧移装置固定连接。

优选地，所述设备还包括：

进给导轨，所述进给导轨固定在所述支撑平台上，所述进给装置安装在所述进给导轨上，以使所述第二驱动机构沿所述进给导轨方向驱动所述加工组件向所述籽晶母料安装方向移动；

进给丝杠，所述进给丝杠与所述第二驱动机构连接，用于在第二驱动机构的驱动下带动所述加工组件沿所述进给导轨移动。

优选地，所述进给装置与所述进给丝杠通过螺纹连接，且与所述进给导轨滑动连接。

优选地，所述侧移装置包括：

立板，所述立板固定在所述支撑平台上；

侧移导轨，所述侧移导轨固定在所述立板上，所述旋转装置安装在所述侧移导轨上；

侧移丝杠，所述侧移丝杠与所述第三驱动机构连接，用于在所述第三驱动机构的驱动下带动所述旋转装置沿所述侧移导轨移动。

优选地，所述晶托为双层晶托，第一层晶托与所述旋转工作台的底座固定连接，第二层晶托与所述第一层晶托连接，用于粘接所述籽晶母料，且所述第二层晶托的径向位置可调，用于调整所述籽晶母料的径向平面垂直于所述钻管。

优选地，所述晶托还包括：

顶丝，所述顶丝在所述第二层晶托的周向上均匀分布，用于调整所述第二层晶托的径向位置；

多套螺柱，以及与多套所述螺柱一一对应的多套螺母，所述螺柱通过所述螺母固定所述晶托；

压簧，所述压簧套设在所述螺柱上，且一端与位于端部的一套所述螺母抵接，另一端与所述第二层晶托抵接。

优选地，所述设备还包括：供水装置，用于在钻管旋转钻取籽晶时对钻管进行冷却，优选地，供水装置的喷水口与所述钻管连通，用于在钻管旋转钻取籽晶时对钻管进行冷却，且在所述第一驱动机构停止时，所述喷水口喷水以将加工后的籽晶从所述钻管里冲出来。

优选地，所述第一驱动机构、第二驱动机构与所述第三驱动机构为电机。

根据本发明第二方面实施例的籽晶加工方法，应用于上述的新型籽晶加工设备，所述方法包括：

将所述籽晶母料固定在所述晶托上，并调整所述籽晶母料的径向定位，使所述籽晶母料的径向平面垂直于所述钻管；

开启所述侧移装置和/或所述旋转装置移动，将所述籽晶母料侧方移动和/或周向旋转到指定的加工位置；

开启所述第一驱动机构并驱动所述钻管旋转；

开启第二驱动机构，以使所述钻管向所述籽晶母料方向移动并钻取所述籽晶母料，以使钻取的籽晶截存在所述钻管内；

当籽晶长度达到预设长度后，所述第一驱动机构停止驱动所述钻管旋转，所述第二驱动机构带动所述钻管向远离所述籽晶母料方向移动，并退回至起始位置；

取出籽晶；

开启侧移装置或旋转装置，将所述籽晶母料移动到指定加工位置，进行下下一根籽晶的钻取加工，按此方式，直到完成整根所述籽晶母料的加工。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明实施例的新型籽晶加工设备，能够预设籽晶母料加工程序，实现自动化加工籽晶母料，减少了操作人员的投入，生产的籽晶一次成型，减少了加工环节，降低了籽晶母料损耗，通过可调节晶托代替普通晶托，提高了晶托调整精度以及籽晶加工效率，通过单一的钻管代替钢线、砂轮等耗材进行籽晶母料加工，降低了耗材设备投入量，同时，自动化加工籽晶母料的生产工序更加规范、操作更加便捷，有效的提高生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的新型籽晶加工设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的双层晶托的第一示意图；

图3为本发明实施例的双层晶托的第二示意图；

图4为本发明实施例的双层晶托的另外一种第一示意图；

图5为本发明实施例的双层晶托的另外一种第二示意图。

附图标记：

支撑平台10；

进给装置20；第一驱动机构21；第二驱动机构22；进给导轨23；进给丝杠24；钻管25；

旋转装置30；旋转电机旋转工作台32；晶托33；第一层晶托331；第二层晶托332；螺柱34；第一套螺柱341；第二套螺柱342；螺母35；第一套螺母351；第二套螺母352；第三套螺母353；第四套螺母354；压簧36；顶丝37；

侧移装置40；第三驱动机构41；立板42；侧移导轨43，侧移丝杠44；

籽晶母料50。

具体实施方式

下面首先结合附图具体描述根据本发明第一方面实施例的新型籽晶加工设备。

如图1所示，根据本发明实施例的新型籽晶加工设备，包括支撑平台10，进给装置20，旋转装置30和侧移装置40。

具体地，进给装置20设置在支撑平台10上，进给装置20包括进给组件和与进给组件连接的加工组件，加工组件包括第一驱动机构21，与第一驱动机构21连接的空心的钻管25，第一驱动机构21驱动钻管25旋转以加工籽晶母料50，进给组件包括第二驱动机构22，第二驱动机构22驱动进给组件移向籽晶母料50靠近或远离，以控制进给组件对籽晶母料50加工时的进给量。

侧移装置40设置在设备支撑平台10上，侧移装置40包括第三驱动机构41，用于调节钻管25的端部位于籽晶母料50的端部的位置。

旋转装置30设置与侧移装置40连接，并与进给装置20相对设置，旋转装置30上安装有晶托33。

根据本申请的一个实施例，旋转装置30包括旋转电机(未图示)和旋转工作台32，旋转工作台32是双层结构，包括底座和旋转台，旋转台的中心转轴安装在底座上，旋转电机安装在底座的侧面，用于驱动旋转台的中心转轴周向旋转，旋转台上安装有晶托33，底座与侧移装置40固定连接。

如图1所示，进给装置20可以设在支撑平台10的端部，可以包括加工组件和进给组件。其中，通过加工组件用来加工籽晶母料50，包括空心的钻管25和驱动钻管25旋转的第一驱动机构21，在本申请的一个可选实施例中，第一驱动机构21可以是钻管电机，当钻管电机启动时，带动空心的钻管25高速旋转，以使空心钻管25截取籽晶母料50，截取的部分籽晶母料50进入空心钻管25内，以得到籽晶。其中，钻管25的空心直径就是加工后成品籽晶直径大小。通过钻管25代替钢线、砂轮等耗材进行籽晶母料50加工，降低了耗材设备投入量。

进给组件用来驱动加工组件向籽晶母料50靠近或远离，包括第二驱动机构22，在本申请的一个可选实施例中，第二驱动机构22可以是进给电机，当钻管电机带动空心的钻管25旋转时，进给电机驱动钻管电机和钻管25向籽晶母料50移动，空心的钻管25高速旋转向籽晶母料50深入贯穿，直到截取到加工后成品籽晶长度，钻管电机停止转动，进给电机带动钻管电机和钻管25远离籽晶母料50，从而，钻管25的空心将截取的成品籽晶带出籽晶母料50。本申请的其他实施例中，也可以采用液压装置驱动钻管电机和钻管25，在此并不作为唯一限定。

侧移装置40设在支撑平台10的另一端部，包括第三驱动机构41，在本申请的一个可选实施例中，第三驱动机构41可以是侧移电机，侧移电机驱动旋转装置30侧方移动，当钻管电机带动钻管25围绕籽晶母料50截取了一圈籽晶后，进给装置20驱动钻管25远离籽晶母料50，在钻管电机带动钻管25进行下一次籽晶加工之前，侧移电机驱动旋转装置30侧方移动，移动距离略大于籽晶的直径，也就是说，侧移电机驱动籽晶母料50移动到下一次籽晶加工位置，其中，加工位置与进给装置20的钻管25相对应，以实现钻管25相对所述籽晶母料50径向移动，该侧移装置40与旋转装置30配合，实现对整根籽晶母料50的加工。

旋转装置30与侧移装置40连接，与进给装置20相对设置，包括旋转电机和旋转工作台32，其中，旋转工作台是双层结构，包括底座和旋转台，旋转台的中心转轴安装在底座上，旋转电机安装在底座的侧面，用于驱动旋转台的中心转轴周向旋转，旋转台上安装有晶托33，晶托33安装有籽晶母料50，也就是说，旋转电机可以驱动籽晶母料50周向旋转。当钻管电机带动钻管25截取了一根籽晶后，进给装置20驱动钻管25远离籽晶母料50。在钻管电机带动钻管25进行下一次籽晶加工之前，旋转电机可以驱动旋转台沿着中心转轴小幅度旋转，旋转的弧度略大于成品籽晶的直径，也就是说，旋转电机驱动籽晶母料50小幅度旋转，将籽晶母料50旋转到下一个籽晶加工位置，其中，籽晶加工位置与进给装置20的钻管25相对应，以实现钻管25相对于籽晶母料50周向移动，便于对籽晶母料50的周向上的加工。

由此，根据本发明实施例的新型籽晶加工设备，能够实现自动化加工籽晶母料50，减少了操作人员的投入，生产的籽晶一次成型，减少了加工环节，降低了籽晶母料50损耗，降低了耗材设备投入量，同时，自动化加工籽晶母料50的生产工序更加规范、操作更加便捷，有效的提高生产效率。

根据本申请的一个实施例，设备还包括进给导轨23和进给丝杠24，进给导轨23固定在支撑平台10上，进给装置20安装在进给导轨23上，以使第二驱动机构22沿进给导轨23方向驱动加工组件向籽晶母料50安装方向移动，进给丝杠与第二驱动机构22连接，用于在第二驱动机构22的驱动下带动加工组件沿进给导轨23移动。

也就是说，如图1所示，进给丝杠24固定安装在支撑平台10上，方向垂直于籽晶母料50的加工表面，进给导轨23可以是两个，分别固定安装在进给丝杠24的两侧，进给导轨23的安装方向平行于进给丝杠24，垂直于籽晶母料50的加工表面，当进给电机驱动钻管电机和钻管25向籽晶母料50方向靠近或远离时，进给电机通过进给丝杠24进行传动。

根据本申请的一个实施例，进给装置20与进给丝杠24通过螺纹连接，且与进给导轨23滑动连接，当进给电机工作时，通过进给丝杠24的螺纹传动给进给装置20，从而驱动进给装置20沿着进给导轨23方向靠近或远离籽晶母料50，也就是驱动钻管电机和钻管25向籽晶母料50移动。

根据本申请的一个实施例，侧移装置40包括立板42、侧移导轨43和侧移丝杠44，立板42固定在支撑平台10上，侧移导轨43固定在立板42上，旋转工作台32的底座安装在侧移导轨43上，且侧移丝杠44穿过旋转工作台32的底座与第三驱动机构41连接，用于在第三驱动机构41的驱动下带动旋转装置30沿侧移导轨43移动。

其中，立板42垂直设置于支撑平台10的端部，与进给装置20相对应，侧移丝杠44固定安装在立板42的水平中轴线，固定高度与进给装置20的钻管25高度一致，侧移导轨43可以是两个，分别固定安装在侧移丝杠44的上下两侧，侧移导轨43的安装方向平行于侧移丝杠44，在本申请的一个可选实施例中，第三驱动机构41可以是侧移电机，当钻管电机带动钻管25围绕籽晶母料50截取了一圈籽晶后，进给装置20驱动钻管25远离籽晶母料50，在钻管电机带动钻管25进行下一圈籽晶加工之前，侧移电机工作，通过侧移丝杠44的螺纹传动给旋转装置30沿侧移导轨43移动，也就是驱动旋转工作台32和籽晶母料50沿侧移导轨43方向侧方移动到籽晶母料50的下一圈加工位置，移动距离略大于籽晶的直径。

根据本申请的一个实施例，晶托33为双层晶托，第一层晶托331与旋转工作台32的底座固定连接，第二层晶托332与第一层晶托331连接，用于粘接籽晶母料50，且第二层晶托332的径向位置可调，用于调整籽晶母料50的径向平面垂直于钻管25。

根据本申请的一个实施例，晶托33还包括顶丝37，多套螺柱34，以及与多套所述螺柱一一对应的多套螺母35，压簧36。顶丝在第二层晶托的周向上均匀分布，用于调整第二层晶托的径向位置，螺柱穿过晶托，并通过螺母固定晶托，压簧套设在螺柱上，且一端与螺母抵接，另一端与第二层晶托抵接。

根据本申请的一个实施例，如图2、3所示，第一套螺柱341依次穿过旋转工作台32和第一层晶托331，并通过第一套螺母351固定，第二套螺柱342依次穿过第一层晶托331、第二套螺母352、第三套螺母353、第二层晶托332和压簧36，顶端通过第四套螺母354固定，使得压簧36套设在第二套螺柱342上，且一端与第二层晶托332抵接，另一端与第四套螺母354抵接。

顶丝37穿过第二层晶托332设有螺纹的螺纹孔，且与第二套螺柱342周向间隔排列。

也就是说，如图2、3所示，第一层晶托331设有周向均布的螺纹孔，螺纹孔设有螺纹，需要指出的是，第二层晶托332上的顶丝37穿过的螺纹孔之间周向间隔设有圆孔，该圆孔不设有螺纹。由此，第一套螺柱341从第一层晶托331设有螺纹的螺纹孔穿过进入旋转工作台32设有螺纹的螺纹孔，并通过第一套螺母351固定连接。第二套螺柱342穿过第一层晶托331设有螺纹的螺纹孔并通过第二套螺母352固定安装在第一层晶托331上，继续穿过第三套螺母353、第二层晶托332的圆孔和压簧36，顶端通过第四套螺母354固定。需要指出的是，第三套螺母353间隔设置在第二套螺柱342上。

在实际调节晶托33径向的过程中，每次旋转一根顶丝37，使该顶丝37沿着螺纹向上下移动，相应套设在第二套螺柱342上的压簧36对第二层晶托332挤压力度不同，第二层晶托332沿着圆孔上下移动，直到调整第二层晶托332到合适位置，依次旋转每一根顶丝37，直到第二层晶托332的径向平面方向与钻管25的轴向方向垂直时，即完成对晶托33的径向定位，这样，粘接在第二层晶托332上的籽晶母料50的径向平面方向与钻管25的轴向方向垂直，由此保证了钻管25钻取籽晶母体时是垂直截取籽晶母料50，降低了籽晶母料50的损耗。

根据本申请的另一个实施例，如图4、5所示，第三套螺母可以省略，第二套螺母352可以设置在第一层晶托331的下方，第二层晶托332与第一层晶托331通过第二套螺柱342和第二套螺母352固定连接。

其中，第二套螺柱342依次穿过第二套螺母352、第一层晶托331、第二层晶托332和压簧36，顶端通过第四套螺母354固定，使得压簧36套设在第二套螺柱342上，且一端与第二层晶托332抵接，另一端与第四套螺母354抵接。在实际调节晶托33径向的过程中，通过旋转顶丝37，使该顶丝37沿着螺纹向上下移动，同时，顶丝37的螺纹起到一个固定第二层晶托332的位置的作用，由此，第二层晶托332不会沿着圆孔滑落，依次旋转每一根顶丝37，直到第二层晶托332的径向平面方向与钻管25的轴向方向垂直时，即完成对晶托33的径向定位。在实际应用中，可以根据具体空间情况，灵活选择设置是否设置第三套螺母以及第二套螺母352设置在第一层晶托331的上方或者下方，能够达到调节晶托33径向以及固定晶托33的效果。

通过双层晶托33代替普通晶托，提高了籽晶母体径向平面的调整精度以及籽晶的加工效率。

根据本申请的一个实施例，设备还包括供水装置，供水装置的喷水口与钻管25连通，用于在钻管25旋转钻取籽晶时对钻管25进行冷却，且在第一驱动机构21停止时，喷水口喷水以将加工后的籽晶从钻管25里冲出来。

也就是说，钻管25的空心管体与供水装置喷水口连通，供水装置提供的是高压水，当钻管25截取一根成品籽晶后，旋转电机停止旋转，进给电机带动旋转电机和钻管25远离籽晶母体，供水装置开启，高压水将籽晶从钻管25里冲出来，得到一根籽晶成品，同时，水流给钻管25降温，起到冷却作用，供水装置关闭，在下一次钻管25旋转截取出籽晶，进给电机带动旋转电机和钻管25远离籽晶母体时，供水装置再次启动。

根据本申请第二方面实施例的籽晶加工方法，应用于上述新型籽晶加工设备，方法包括如下步骤：

步骤s101，将籽晶母料50固定在晶托33上，并调整籽晶母料50的径向定位，使籽晶母料50的径向平面垂直于钻管25。

步骤s102，开启侧移装置40和/或旋转装置30，将籽晶母料50侧方移动和/或周向旋转到指定的加工位置。

步骤s103，开启第一驱动机构21并驱动钻管25旋转。

步骤s104，开启第二驱动机构22，以使钻管25向籽晶母料50方向移动并钻取籽晶母料50，以使钻取的籽晶截存在钻管25内。

步骤s105，当籽晶长度达到预设长度后，第一驱动机构21停止驱动钻管25旋转，第二驱动机构22带动钻管25向远离籽晶母料50方向移动，并退回至起始位置。

步骤s106，取出籽晶。

步骤s107，开启侧移装置和/或旋转装置，将所述籽晶母料移动到指定加工位置，进行下一根籽晶的钻取加工，按此方式，直到完成整根所述籽晶母料的加工。

上述操作步骤可以预设在电机控制程序里，执行上述步骤可以实现自动化加工籽晶母料，提高了生产效率。

根据本发明实施例的新型籽晶加工设备及籽晶加工方法，能够预设籽晶母料加工程序，实现自动化加工籽晶母料，减少了操作人员的投入，生产的籽晶一次成型，减少了加工环节，降低了籽晶母料损耗，通过可调节晶托代替普通晶托，提高了晶托的调整精度以及籽晶的加工效率，通过单一的钻管代替钢线砂、轮等耗材进行籽晶母料加工，降低了耗材设备投入量，同时，自动化加工籽晶母料的生产工序更加规范、操作更加便捷，有效的提高生产效率。

根据本发明实施例新型籽晶加工设备的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。