半導体および光電子工学産業における石英ガラスの切削加工

2024年02月17日

石英ガラスとその一般的な用途について

材料の特性

石英は石英ガラスに加工され、時折融解石英または融解シリカとも呼ばれます。この材料は二酸化ケイ素（SiO₂）で構成されており、非常に低い熱膨張率を持ち、高温でも寸法の安定性を維持できます。石英ガラスは優れた電気絶縁特性を持ち、水酸フッ化酸を除くあらゆる種類の酸からの攻撃に対して不活性です。この材料は高い耐圧強度を有していますが、同時に高い硬度と脆さも示します。表面の欠陥はその全体の強度に深刻な影響を与える可能性があります。

一般的な用途

石英ガラスは広い透明度範囲と優れた光透過率を持っているため、光電子工学産業においてプリズム、レンズなどの複数の光学的な用途に理想的な材料となります。その材料特性により、半導体産業でも石英リング、石英坩堝など幅広い用途があります。

石英ガラスの切削加工の方法

フライス加工

石英ガラスの切削加工は、セラミックやガラスに似た脆さの材料を加工するために設計された高精度CNCフライス加工機を使用して行われます。石英ガラスも硬くて脆い材料ですが、その加工性は比較的良好です。

切削

石英ガラスの硬さと脆さから、ダイヤモンド切削工具を使用し、加工パラメータを最適化する必要があります。バンドソー、ワイヤーソー、チョップソー、CO₂レーザー、およびウォータージェットカッターは、石英ガラスを切断するために一般的に使用されるツールです。

穴あけ

ダイヤモンドドリルを使用して、石英ガラスも穴あけが可能です。ツールの早期摩耗を防ぐためには、適切な冷却装置が利用可能であることが重要です。

石英ガラスの切削加工における困難点

石英ガラスの切削加工における品質上の課題

石英ガラスは耐圧強度が高い一方で非常に硬くて脆い材料です。表面に小さな欠陥があっても、その全体の強度に深刻な影響を与える可能性があります。特に石英ガラスの穴あけでは、適切な切削力がないと深刻な地下損傷が発生しやすいです。石英ガラスの切削加工の別の難点は、加工中に多くの粉末が発生し、ダイヤモンド切削工具が詰まることです。これはツール寿命の安定性だけでなく、作業ピースの品質にも重大な損傷を与えます。

石英ガラスの切削加工における効率上の課題

石英ガラスは比較的加工性が良いとされていますが、それでも硬くて脆い材料です。石英ガラスの切削加工では切削力の制御が重要であり、過度な切削力の下では簡単に欠けたり割れたりします。これは通常、非常に時間がかかる加工プロセスに結びつき、この材料を扱う際に製造業者に大きな頭痛をもたらします。

HITの超音波技術が石英ガラスの切削加工にもたらす効果は何ですか？

HITの超音波支援加工技術は、工具の回転に高周波振動を縦方向に重ね合わせ、毎秒20,000回以上のマイクロ振動を生成します。このメカニズムは切削力を減少させ、チップの除去プロセスを容易にします。

切削力の減少は、ツールとワークピースの摩擦を減少させるだけでなく、送り速度の増加を可能にします。これにより、作業ピースの品質とツール寿命の安定性が大幅に向上し、加工時間もかなり短縮されます。

チップの除去プロセスの容易化により、過剰な量のチップによるツールとワークピースの摩擦が減少します。HITの超音波高周波マイクロ振動により、チップが簡単に砕け、絡まりにくくなります。これは作業ピースの品質とツール寿命の安定性に大きな利点をもたらします。

この技術は、テクニカルセラミックス、石英ガラス、超合金などの硬くて脆い先端材料のマイクロドリリングや深穴加工に特化しています。高周波マイクロ振動により、切削力を安定して制御し、深刻な地下損傷の可能性を減少させます。加工効率を効果的に向上させ、ツール寿命を安定化し、作業ピースの品質を向上させる良い方法を提供しています。

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