【正文】 切削力的影響，只能加工平面板材，對于橫向導軌在垂直平面內的平行度誤差不會對工件的加工產(chǎn)生影響；然而導軌在水平面的誤差來說，它影響了工件的加工質量，當導軌內凹的時候，在切割的時候，切縫不再是直線，而是影響了水射流頭的位置，使得切縫變成了鼓形，而當機床的導軌在水平面突出的時候，也會使得水射流頭的位置在移動的過程中發(fā)生變動，使得加工的工件的邊緣不再是直線形狀，而是變?yōu)榱笋R鞍形。同樣，相對于垂直方向的導軌，則它在垂直面內的誤差會影響工件的加工質量。影響的情況同橫向導軌的影響。 提高傳動精度減小傳動誤差的措施有上面的分析可以知道，減小傳動誤差，提高傳動精度可以采取以下的措施：1. 縮短傳動鏈設計時一定要減少傳動件的數(shù)目，以減少誤差的來源。2. 合理的分配傳動副的傳動比根據(jù)以上的分析，有誤差的傳遞規(guī)律可知，傳動鏈采用降比傳動的原則。在傳遞直線運動時，末端一般采用絲杠螺母副。3. 合理的選擇傳動件應采用傳動準確的傳動副。4. 合理的確定傳動副的精度。由于末端傳動件對加工質量的影響比較大，因此在選用末端的傳動件是要比起以前的傳動件高1—2級。 下面以滾動軸承的安裝方法以提高絲杠的旋轉精度為例，來說明減小安裝誤差措施在安裝時的應用。滾動軸承中各元件的精度和表面粗糙度，如內圈，和外圈的滾道圓度，波紋度，滾動體直徑的差異和形狀的差異等對絲杠的旋轉精度很大。特別是滾動軸承的形狀誤差會直接反映到工件上，提高旋轉精度可以減小機床的震動和噪音。同樣的軸承，采用合理的選配安裝方法，就可以提高絲杠的旋轉精度，如下圖所示：絲杠的中心為, 相對的安裝在絲杠軸頸上的軸承的內圈內孔偏心量為，它相對于內圈滾道的中心的偏心量為，裝配后，絲杠組件旋轉中心為。若兩個偏心的方向相同，則滾珠絲杠的中心的偏心量為：。 若為相反的方向，則偏心量為：，故從上面的式子可以看出后者的絲杠的旋轉精度要比前者高。 (a) (b)減小絲杠的軸端的跳動量，要合理的選配前后軸承。如下圖所示，前后軸承的偏心量分別為：，絲杠的偏心量為：利用相似三角形的關系，可得， 既 可見，,絲杠軸端的徑向跳動增大。若，位于絲杠軸線的同側，則根據(jù)相同的原理可以得到： 既 可見，當〉時， ,軸端的徑向跳動減小。如果選擇，則可使。這樣可以裝配出高旋轉精度的滾珠絲杠。減小裝配的誤差，提高裝配的精度，降低機床的震動和噪音。第6章 機床的維護與潤滑第6章 機床的維護與潤滑由于機床在使用過程中所處的環(huán)境，在使用的過程中難免有磨損和灰塵的附著，對于機床的重要的部件來說，損害是非常大的，為了保持機床的加工精度，必須對機床進行維護和潤滑。 軸承的潤滑與防護軸承是保證旋轉精度的重要的支撐部件，在實用的過程中一定要注意對軸承進行防護與潤滑。滾動軸承的潤滑主要的作用是降低摩擦阻力，減輕磨損，散熱，吸振與緩蝕。軸承的主要的潤滑方式為：稀油潤滑和油脂潤滑，由于我所設計機床的轉速比較低，載荷不大，溫升也不高，并且沒有油池，因此采用油脂潤滑。采用油脂潤滑可以承受較大的載荷，并且不易流失，還可以防塵和防潮以及其他雜物的入侵。但是采用油脂潤滑功率損失比較大。注意在采用油脂潤滑的時候，潤滑油脂的填充量不要超過軸承與軸承座空間的1/3—1/2，否則，軸承就會容易過熱。還要注意的一點是，雖然油脂潤滑，油脂不易流失，但比不過不等于軸承可以長時間的不加潤滑脂，這是一個錯誤的觀念，軸承要每個一段時間添加潤滑脂。由于油脂不易流失，可以時間價格長一點。但不是不潤滑。導軌同樣是機床的重要的導向部件，它保證移動部件的直線移動精度，一定要注意導軌的保護與潤滑。導軌如果不注意潤滑與防滑，就會導致導軌的磨損，就會致使加工精度的下降。導軌的磨損有三種形式：，改種磨損的形式主要的是如花不夠，導致在運動時相對運動部件的處于混合磨擦的狀態(tài)，相對運動的從部件之間雖然有油膜，但油膜不足以把兩個運動的部件隔開，就會發(fā)生改種磨損。2. 咬合磨損，改種磨損是導軌面上磨擦熱使表面溫度可以達到金屬熔化的程度，潤滑脂有吸熱的作用，可以防止改種潤滑。為了防止灰塵顆粒以及粉粒落入導軌面上，加速導軌的磨損，因此，要可能的在導軌上面安裝防護罩?；蛘呤遣捎糜椭瑵櫥瑢к壝孢M行潤滑后，可以降低磨擦系數(shù)，減少磨損。因此，導軌也要定期的進行潤滑。防止其磨損對加工精度造成影響。 滾珠絲杠的防護與潤滑同樣，滾珠絲杠也需要進行潤滑，滾珠絲杠是主要傳動部件。如果滾，珠絲杠磨損，會導致絲杠的螺距變化，傳動不平穩(wěn)，直接的影響加工的質量。在我設計的機床中，滾珠絲杠采用油脂潤滑，因為油脂不易流失，可以保持很長時間的潤滑。還可以防止灰塵的落入，導致磨損。因此，一定要注意絲杠螺母的潤滑。結論結 論這次我所設計的數(shù)控水射流切割機床是一種最簡單的水射流加工機床，它只能切割最簡單的平面板材，它采用龍門式結構，這種結構比較穩(wěn)定，機架不易變形。該機床具有兩個方向的進給系統(tǒng)，一個為縱向進給，一個為橫向進給，兩個方向的進給都是有機架的橫梁部分來完成的影響切割質量的要度為：1 .水射流的模式是衡量切削質量的重要的指標之一。2. 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是對機床加工精度影響的一個重要因素。3. 驅動系統(tǒng)良好的驅動硬件可以保證完美的切割質量，確保機床的剛性。4. 高度跟蹤系統(tǒng)分為接觸式和非接觸式。接觸式用探針實現(xiàn)高度的跟蹤，在切割的過程中對工件有一定的劃傷。而非接觸式高度跟蹤系統(tǒng)采用電容式傳感器實現(xiàn)高度追蹤和調節(jié)。有待進一步的提出新興的高度跟蹤系統(tǒng)，進一步的完善水射流切割機床。由于所學的知識比較淺，還沒有能力去解決這些問題。我相信在不久的將來這些問題一定會得到解決，使我國的水射流技術應用更加的廣泛，我國的水射流加工會更上一層樓。參考文獻參考文獻1. ：機械工業(yè)出版社，20032. ：機械工業(yè)出版社，3. ：機械工業(yè)出版社，4. ：機械工業(yè)出版社，5. ：機械工業(yè)出版社，19986. ：化學工業(yè)出版社，19947. ：化學工業(yè)出版社，20048. 顧熙棠 遲建山 胡寶珍 （下冊）.上海：上?？茖W技術出版社，9. ：機械工業(yè)出版社，200010. （第三冊）11. （第二版）.北京：高等教育出版社，12. ：機械工業(yè)出版社，13. ：陜西科學技術出版社，14. ：國防工業(yè)大學，200315. ：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999等。附錄1 英文翻譯附錄1 英文翻譯水射流與激光結合加工在半導體中的應用P. Ogawa, D. Perrottet， F. Wagner， R. Housh， B. Richerzhagen** SA， Ch Synova. delaDentd’Oche， CH1024 Ecublens，瑞士電子郵件： richerzhagen@摘要最近幾年，半導體晶圓已經(jīng)占據(jù)了市場的很大一部分，它在復合材料的生產(chǎn)中超過其他硅產(chǎn)品的知名度。由于這些III/V 半導體材料的加工工藝要求高，因此產(chǎn)生了許多與傳統(tǒng)加工不同的加工工藝和方法。不同的切割方法之間存在著顯著差異。在傳統(tǒng)切割中， 由于存在嚴重的熱損失，使工件的切口處產(chǎn)生結晶體。 現(xiàn)在，有了讓人滿意的解決方法與激光微射流（ lmj ）這一成果 ，一個革命性耦合激光和水射流的技術。這是一種比其他加工方法更快捷和清潔的加工方法，并且能產(chǎn)生很高的加工精度。此外，它可以切割任意的形狀，這在其他傳統(tǒng)加工方法中是不可能的。最后，安全問題不應該忘記。事實上，由于融入了水射流，在加工過程的檢測中沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生有毒氣體。關鍵詞：激光切割，水射流引導激光，砷化鎵，化合物半導體。硅占半導體晶圓市場已經(jīng)超過三十年。然而，持續(xù)的要求，更高的速度和增加小型化帶動無線電和寬帶通訊行業(yè)的發(fā)展，使III/V半導體材料，如砷化鎵（ GaAs ）的和磷化銦（ InP） 的需求量增大。事實上，這些材料的電學性比純硅更具有優(yōu)勢，它們在高頻率的運作，改善信號接收效果，更好的處理信號在擁擠的頻帶，和增大大的功率效率更有優(yōu)勢。根據(jù)“IC 的洞察”的市場研究（公司總部設在斯科茨代爾，亞利桑那州），在2002年占市場87 ％的份額的化合物半導體集成電路仍然主要是基于砷化鎵。半導體市場已經(jīng)把他們生產(chǎn)的產(chǎn)品定在這個方向。 “IC 的洞察”調查，在2002年到2007年化合物半導體每年平均的增長率為22%。相較之下，比同一時期的IC市場增長率為10 ％ 。 “IC 的洞察”預測增長強勁，在隨后的歲月，與不斷擴大到2007年，當市場將會擴大一倍以上。今天，砷化鎵市場已不再被認為是為特定盈利市場。最重要的應用不光是無線通信業(yè)，砷化鎵是揭示了它的潛力在光電電子應用在軍事，醫(yī)療，特別是LED照明領域。標準的生產(chǎn)技術仍然需要變得更加適應這一新的高增長的市場。減少芯片尺寸低于500um的規(guī)定，使用更薄的晶圓比100um的，縮小晶圓厚度也有其優(yōu)點，可以降低其溫度梯度。由于砷化鎵是非常脆弱，改善方法是用樹脂葉片。這需要提高切削速度和質量。此外，考慮制造晶圓的切割過程是精密的，這需要使用新的切割方法，達到高生產(chǎn)率。此外，砷化鎵的價格昂貴也是需要考慮的。另一個不如忽視的重要方面是：制造和加工的化合物半導體，尤其是砷化鎵，對安全有嚴重的威脅。砷化鎵氣體有毒，是引起人類致癌物質。這些事實提出了很多的關注，從環(huán)境，健康和安全的立場。2 .比較不同的切割方法目前有三種加工方法，用來加工砷化鎵晶圓，即砂輪切斷，刨切，和激光引導水射流切割。由于砷化鎵的特定屬性，缺點不容忽視，當切割硅晶片，因為劃片砷化鎵在加工時有很多缺點。傳統(tǒng)的切割方法在加工半導體時會遇到很多問題。激光引導水射流切割主要優(yōu)勢切割硅晶圓時的切縫質量高。如果是傳統(tǒng)的切割方法的話，由于硅晶圓非常的脆，加工出高質量的切縫是很難實現(xiàn)的。刨切寬度較大的砷化鎵時，加工面面要拓寬，從而減少芯片數(shù)量的百分之晶圓。此外，由于機械的限制，導致工件的邊緣往往容易破碎，從而使該件無法使用。在一般情況下，要達到一個符合條件的切割質量，切削速度要在3到12mm/s之間，這主要取決于晶圓的厚度，從而大大減緩了整個加工效率。表1顯示的是3種切割方法的比較。水射流切割可以在同樣的毛配件中切削出更多的工件，既節(jié)約材料降低成本。在加工一個昂貴的復合材料，這是一個真正的優(yōu)勢。舉例來說，晶圓并不總是沿內切線。這往往是晶圓破損的主要原因。這意味著，要清楚處理大量的廢棄晶圓時間和精力。利用激光引導水射流，不需要將它與一個標準的激光看待，可以增加砷化鎵晶圓的切削速度，提高切縫質量。此外，它可以切割任意形狀，包括多項目晶圓，這在傳統(tǒng)切割中是不可能的。激光引導水射流采用了薄水射流作為一個引導件，以指導工件加工（參見圖1 ） 。除了引導激光，水射流冷卻作用正是它的優(yōu)勢所在，它可以降低切削時的溫度，也就消除了材料的熔融。事實上，在激光引導水射流是一個低溫切割系統(tǒng)，在任何切削過程中檢測的工作的切削溫度不會超過160 176。 C的[ 2 ] 。這種水射流很安全，在晶圓在切割中不存在由于機械和熱而產(chǎn)生的損失（見圖2 ） 。該水射流提供了一個不斷切縫寬度等于直徑的射流，因此，特別是對非常脆和難以加工材料如砷化鎵 ，即使厚度小25 μ m也可加工， （ 25至75 μ m的根據(jù)該噴嘴直徑） 。另一個明顯的優(yōu)勢，這種水射流對于此特定的應用是當工件變薄時它的切削速度和質量會增加，而在傳統(tǒng)切割中，這是剛好相反。薄砷化鎵晶圓，可實現(xiàn)非常高切割速度。
傳統(tǒng)的激光切割砷化鎵時產(chǎn)生大量的碎片，很難消除，甚至可以破壞附近的活性成分。在水射流切割中，這個問題已經(jīng)克服。使用一種特殊的薄水膜，新技術的具體不斷晶圓清潔和免費的粒子。由此產(chǎn)生的水平芯片的污染，比傳統(tǒng)的切削方法要小得多。任意形狀的切割，在薄晶圓加工中已變得日益重要，為各種應用在微電子學和醫(yī)學，在其中的任意形狀使用。傳統(tǒng)技術不能提供所需的靈活性和兩維自由度。圖3介紹了水射流全方位的定向切割。左圖的砷化鎵晶圓厚175μm，切縫寬75μm的，所取得的速度15mm/s（點表面上是沒有殘留） 。該切削的晶圓（右側）是250μm厚，切削速度2mm/s 。關于安全問題，多次對水射流測試表明在切割過程中空氣里沒有發(fā)現(xiàn)存在砷化氫的氣體，切割砷化鎵晶圓[ 3 ] ，一個重要的差異，以傳統(tǒng)激光切割為例（見表2 ）這是不得不令人驚訝，因為激光引導水射流是水射流和再加上在一個很短激光脈沖（約450ns ）相互作用的雷射光與物質。由于有水的存在，在切割時不會產(chǎn)生有毒氣體，而是是有毒氣體溶解到水中。因為廢水中砷的濃度很高，所以廢水應當適當?shù)倪^濾或循環(huán)。與傳統(tǒng)切割相比，激光引導水射流切割砷化鎵不需要任何額外的保安系統(tǒng)。 5 .結論總括而言，較傳統(tǒng)的切割方法，水射流切割展示了無可爭議的優(yōu)勢。 100μm厚的晶圓可以切割在六60mm/ s和卓越的品質是達成共識。甚至，盡管傳統(tǒng)方法已有所改善所做，多年來，他們將很快取代晶圓變薄和聘用更多的成本和關鍵材料。參考[ 1 ] “2003年麥卡琳報告” ，新聞稿， IC 的洞察， 2003年。[2] N. Dushkina, B. Richerzhagen: “劃片砷化鎵晶圓與 思諾瓦激光微挑戰(zhàn)，改善和安全[3] N. Dushkina “安全切割砷化鎵晶圓與雷射器” ，技術文件的工業(yè)標準結構 ，第一卷。 438 ， 175183 ， 2003 。附錄2 英文原文附錄2 英文原文Chippingfree dicing of III/V se