专利名称：一种滚花加工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型半导体制造行业中的机械加工领域，尤其涉及一种环状工件表面滚花
加工装置。
技术背景溅射是物理气相沉积(PVD)薄膜制备的一种。其主要原理是用带电粒子轰击靶材表面，发生能量和动量的转移，使靶材原子从表面逸出并淀积在衬底材料上。由于带电粒子利用溅射获得的金属、合金或者电介质薄膜，通常应用于制造薄膜集成电路、片式引线器片和半导体器件。在溅射过程中，由于靶材原子的逸出的方向是不确定的，会导致衬底表面薄膜不均勻，衬底表面内接触孔或通孔底部和侧壁覆盖能力差。因此通常会用一些环件产品，如磁控溅射环，配合靶材一起使用。磁控溅射环在使用过程中要求环体表面形成均勻的滚花花纹。由于环状工件很薄，经过机械加工后，工件自然变成椭圆。此时用通常的刚性滚花刀加工时，环状工件的表面会有局部区域花纹深，局部花纹浅的现象，无法做到均勻一致。为解决上述问题，现有技术出现了了弹性滚花刀。如申请号为200910117303.0的中国专利申请文件中就公开了一种弹性滚花刀。所述弹性滚花刀包括刀柄、刀杆和滚轮，滚轮装在刀杆外端，刀柄和刀杆之间为弹性连接。但是环状工件滚花时，由于环状工件加工时为椭圆，环体相对于轴线存在较大的圆周跳动量，需要滚花刀的滚轮中心与环状工件的中心在同一直线上，才能保证加工好的花纹一致，深浅均勻。上述专利申请文件中公开的弹性滚花刀仅依靠弹性连接，滚花操作过程中滚轮中心偏离环状工件中心，环状工件表面仍会存在滚花花纹深浅不一的问题。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种滚花加工装置，在加工时可以自动寻找环状工件的圆心，解决滚花时滚轮中心偏离环状工件中心，导致的环状工件表面花纹深浅不均勻的问题，为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案一种滚花加工装置，包括刀柄、刀杆、刀头和滚轮，刀柄与刀杆连接，刀头与刀杆连接，滚轮装在刀头的一端，所述刀头与刀杆之间为活动连接。可选的，所述刀头的一端为凹槽式结构，滚轮嵌在所述凹槽式结构内。可选的，通过设在所述刀头的凹槽式结构的槽壁上的定位孔，将滚轮固定在刀头内，所述定位孔的位置与两滚轮的中心相匹配。[0014]可选的，所述滚轮有两个，滚轮形状、尺寸相同。可选的，所述两个滚轮母线平行，且两滚轮中心连线垂直于滚轮的母线。可选的，所述刀头与刀杆之间通过圆柱销连接。[0020]可选的，所述刀杆的一端为凹槽式结构，刀头的另一端嵌在所述凹槽式结构内。可选的，所述刀柄与刀杆通过弹性部件连接；优选的，所述弹性部件为弹簧。可选的，所述刀柄为套筒式结构，所述刀杆为活塞杆式结构，所述刀柄与刀杆活塞式连接。本实用新型所提供的一种滚花加工装置，刀头和刀杆通过圆柱销活动连接，所述刀头带动滚轮以圆柱销为中心可做周向运动，在滚花加工过程中，可以自动寻找变形的环状工件的中心，保证加工到工件任意位置时至少有一个滚轮与工件表面相切，能够保证加工好的环状工件表面的滚花花样均勻一致，满足溅射镀膜的需要。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型滚花加工装置的一种实施例的示意图；图2为图1所示滚花加工装置的滚花装置的俯视示意图；图3为本实用新型滚花加工装置的另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
现有的环形工件的滚花装置是由刀柄、刀杆和滚轮组成，其中刀柄和刀杆之间通过弹性部件连接。在加工过程中，由于环形工件较薄，且由板坯卷制而成，在经过机械加工后自然变成椭圆。现有技术提供的技术方案仅靠弹性连接，在加工滚花时，滚轮中心会偏离环形工件的中心，导致加工出来的滚花花样深浅不一，且结构不够均勻，无法满足溅射的需要。为此本实用新型提供了一种滚花加工装置，包括刀柄、刀杆、刀头和滚轮，刀柄与刀杆连接，刀头与刀杆连接，滚轮装在刀头的一端，所述刀头与刀杆之间为活动连接。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。参见图1所示，为本实施例提供的滚花加工装置的结构示意图，该装置具体包括刀柄1，刀杆2，刀头3和滚轮4。所述刀柄1与刀杆2连接，刀头3与刀杆2连接， 滚轮4装在刀头3的一端。本实施例中，滚轮4有两个，所述两个滚轮4形状、尺寸相同，且所述两滚轮4的母线平行，中心连线与所述母线垂直。所述两个滚轮4之间留有一定间隙。滚轮4的材料可以为金属和合金，根据需滚花加工工件的材料硬度及滚花要求而定。所述刀头3分为两部分第一部分和第二部分，其中第一部分与滚轮4相连接，为滚轮连接部31，第二部分与刀杆2相连接，为刀杆连接部32。图2是本实施例中提供的滚花加工装置的俯视示意图，结合图1和图2可以看出， 在本实施例中所述刀头3的滚轮连接部31的一端为凹槽式结构，所述滚轮4 一端嵌在所述凹槽式结构内。所述凹槽式结构的宽度小于滚轮直径，这样滚轮4可以露出一部分，与欲加工工件相接触。滚轮4与刀头3之间可通过各种方式连接，本实施例中所述刀头3的滚轮连接部 31上还设置有定位孔311，所述定位孔311位于刀头3的凹槽式结构的槽壁上，并贯穿刀头 3的凹槽式结构的槽壁的厚度。所述定位孔311有四个，两两对应，位置分别与滚轮4的中心相配合，用来将滚轮4与刀头3固定连接。滚轮4与刀头3的滚轮连接部31之间通过定位销或者螺丝穿过定位孔311和滚轮4中心，将滚轮4固定在刀头3的滚轮连接部31上。所述刀头3的刀杆连接部32的形状只要与刀杆2连接部位的结构相匹配即可。如图1所示，本实施例中，刀杆连接部32的形状为半圆形。所述刀头3的刀杆连接部32上还设置有定位孔322，所述定位孔322贯穿刀头3 的刀杆连接部32的厚度。本实施例中，所述刀杆2分为两部分第一部分和第二部分，所述第一部分与刀头 3的刀杆连接部32连接，为刀头连接部21，所述第二部分与刀柄1相连接，为刀柄连接部 22。所述刀头连接部21与刀杆连接部32相连接的一端也为凹槽式结构。所述凹槽式结构的尺寸与刀头3的刀杆连接部32相匹配。本实施例中，所述刀杆2的刀头连接部21上还设置有定位孔211，所述定位孔211 贯穿刀杆2刀头连接部的凹槽式结构的槽侧壁。定位孔211有两个，分别设置于凹槽式两侧壁。所述定位孔211的位置和尺寸与定位孔322相配合。所述刀头3和刀杆2通过定位孔322和定位孔211活动连接。连接方式可以是利用圆柱销或者其他可以实现活动连接的方式。在本实施例中，利用圆柱销连接。如图1和图2所示，在本实施方式的一个例子中，所述刀杆2的刀头连接部21的凹槽式结构的槽两侧壁为半圆形，所述凹槽的半圆形槽壁的顶点与刀头3的刀杆连接部31 点接触。在本实施方式的另一个例子中，如图3所示，所述刀杆2的刀头连接部21的凹槽式结构的槽两侧壁为梯形，所述凹槽的梯形侧壁的较短底面与刀头3的刀杆连接部31凹槽外底面面接触。梯形侧壁的两腰与刀头3的刀杆连接部31凹槽外底面所呈的夹角相同，所述夹角的度数由欲加工工件的变形程度决定。实际加工过程中，一般工件变形程度不大，刀头3周向运动的最大角度为士3°。本实施方式中为保护刀具，选择所述夹角的度数为30° 45°。需要说明的是本实用新型中，刀杆2的刀头连接部21的凹槽式结构的槽两侧壁还可以是其他形状。只要所述槽侧壁的形状起到限制刀头3以圆柱销为中心，做周向运动的角度即可。所述刀杆2为活塞杆式结构，刀柄1为套筒式结构，刀杆2的刀柄连接部22位于刀柄1内部，所述刀杆2的刀柄连接部22可以在刀柄1内移动。在本实施方式的一个例子中，如图1和图2所示，所述刀杆2的刀头连接部的21 的尺寸大于刀柄连接部22的尺寸，并大于刀柄1的内筒尺寸，这样限制了刀杆2的移动的最大距离，即刀杆2移动的最大距离不超过刀杆的刀柄连接部22的长度。在本实施方式的另一个例子中，如图3所示，所述刀杆2的刀头连接部21仅高度高于刀杆2的刀柄连接部22，并高于刀柄1的内筒高度。同样可以起到限制刀杆2移动的最大距离。需要特别说明的是，刀杆2的形状并不仅限于以上两种形式，只要能满足刀杆2 移动的要求，并能限制刀杆2移动的最大距离即可。所述刀杆2与刀柄1通过弹性部件连接，所述弹性部件位于刀柄1套筒内部。所述弹性部件可以为弹簧或橡胶棒，也可以是其他可以实现弹性连接的部件。本实施例中，所述弹性部件为弹簧5。所述弹簧5放置于刀柄1的套筒式结构的筒底，弹簧5的一端与套筒式的筒底连接，另一端与刀杆2的刀柄连接部22的一端连接。所述刀杆2的刀柄连接部22内还设置有螺纹孔221。所述刀柄1内还设置有孔11，孔11贯穿刀柄1套筒式结构的筒底厚度。所述孔 11与螺纹孔221连通。在本实施例中，将弹簧5套在一螺钉6上，并使螺钉6通过螺纹孔221和孔11，将刀杆2、刀柄1和弹簧5连接起来。所述螺钉6的尖端设置有螺纹，与螺纹孔221紧固连接， 即将螺钉6与刀杆2相连接。螺钉6中间套有弹簧的一端为光滑的螺杆，不设置螺纹，这样弹簧5压缩时，螺钉6带动刀杆2运动比较顺畅。螺钉6的另一端设置有螺纹，穿过孔11 伸出刀柄1套筒的外部，与螺母7配合使用。所述螺母7位于刀柄1外部，且螺母7的尺寸大于孔11的尺寸。螺母7的主要作用是所述加工工具倒置时，刀杆2从套筒中移动，带动螺钉6和螺母7移动，由于螺母7的尺寸大于孔11的尺寸，当螺母7移动至刀柄1底部外侧时，会卡在刀柄1的外侧，使得刀杆2无法继续运动，从而不会滑出刀柄1的套筒外。本实施例中，所述刀头3的两部分，刀杆连接部31与刀头连接部32可以一体成型，也可以通过焊接工艺或连接件将两者固定连接。所述连接件可以是螺栓与螺孔组合，卡槽与卡块组合等。同样，所述刀杆2的两部分，刀头连接部21和刀柄连接部22可以一体成型，也可以通过焊接工艺或者连接件将两者固定连接。所述连接件可以使螺栓与螺孔组合、卡槽与卡块组合等。同样，所述刀柄1的套筒式结构可以为一体成型，也可以通过焊接工艺或者连接件将两者固定连接。所述连接件可以使螺栓与螺孔组合、卡槽与卡块组合等。本实施例中，刀头3、刀杆2、刀柄1的材料可以是同种或不同种金属或合金。可根据实际需要选择。本实施例中公开的滚花加工装置工作时，将所述装置固定在机床上，滚轮4接触欲加工的环状变形工件，环状工件做轴向运动，工件的外环依次通过滚轮4加工滚花。当环状工件凸起时，弹簧5压缩，刀杆2随之在刀柄1内移动，带动刀头3和滚轮4收缩，同时由于两个滚轮4受到的反作用力不同，使得刀头3以圆柱销为中心做周向运动，滚轮4自动寻找凸起处的圆心；当环状工件凹进时，弹簧5回弹，刀杆2随之在刀柄1内移动，带动刀头 3和滚轮4收缩，同样刀头3以圆柱销为中心做周向运动，滚轮4重新自动寻找凹进去的圆心。从而保证了在加工环状变形工件时，滚花花样深浅均勻，结构一致。综上所述，本实用新型设计了一种新的滚花加工装置。在加工变形的环状工件时， 通过与刀杆活动连接的刀头，带动滚轮自动寻找工件的圆心，保证滚轮的中心与工件每一处的圆心在同一直线上，从而使加工出来的滚花花样深浅均勻，一致，满足溅射的需要。本实用新型虽然以较佳实施例公开如下，但其并不是用来限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型的技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
权利要求1.一种滚花加工装置，其特征在于所述装置包括刀柄、刀杆、刀头和滚轮，刀柄与刀杆连接，刀头与刀杆连接，滚轮装在刀头的一端，所述刀头与刀杆之间为活动连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述刀头的一端为凹槽式结构，滚轮嵌在所述凹槽式结构内。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于通过设在所述刀头的凹槽式结构的槽壁上的定位孔，将滚轮固定在刀头内，所述定位孔的位置与滚轮的中心相匹配。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于 所述滚轮有两个，尺寸、形状相同。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述两个滚轮母线平行，且两滚轮中心连线垂直于滚轮的母线。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于 所述刀杆和刀头通过圆柱销连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述刀杆的一端为凹槽式结构，刀头的另一端嵌在所述凹槽式结构内。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于 所述刀柄与刀杆通过弹性部件连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于 所述弹性部件为弹簧。
10.根据权利要求1或9所述的装置，其特征在于所述刀柄为套筒式结构，所述刀杆为活塞杆式结构，所述刀柄与刀杆活塞式连接。
专利摘要一种滚花加工装置，包括刀柄、刀杆、刀头和滚轮。所述滚轮装在刀头外端，所述刀杆与刀柄为弹性连接，所述刀头与刀杆为活动连接。本实用新型所提供的滚花装置，所述刀头可活动，滚花时滚轮可自动寻找工件变形处的圆心，能够解决环状工件滚花时，花样深浅不一、结构不均匀的问题，满足溅射的需要。
文档编号B23P9/02GK201950432SQ201120027760
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者姚力军, 汪涛, 潘杰, 王学泽 申请人:宁波江丰电子材料有限公司