ULTRASONIC超声加工技术 加工半导体行业中的高精度工件

Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz创建于1952年，已发展成为拥有1,500名员工的集团公司，在德国、瑞士和中国设有分支机构和在美国设有销售代表处。Berliner GlasKGaA Herbert Kubatz公司专注于研发和生产光学器件、组件和系统，是半导体、激光和航空航天以及医疗器械行业全球领先公司的供应商。20多年来，Berliner Glas公司用DMG MORI数控机床加工生产。其38台机床中有23台为ULTRASONIC超声加工中心，Berliner Glas公司因此成为DMG MORI在全球拥有ULTRASONIC超声加工机床最多的公司。Berliner Glas用这些机床加工碳化硅和Zerodur©等高精度硬脆材质的工件。

Berliner Glas提供从开发到批量生产的全面服务，包括完整组件的安装，在客户价值链中发挥着重要作用。工艺技术负责人André Pisch介绍公司的产品说：“现在，三分之一的订单来自半导体行业。”在该公司位于柏林的总部，1,000名员工中的400多名员工为半导体行业的领先公司生产产品。“产品包括真空和静电夹头、标准反光镜和放大器，用于光刻系统中进行高精度运动和测量。”高质量的工件显著提高芯片生产的生产力。“ULTRASONIC超声加工技术是加工这些工件的理想技术。”

ULTRASONIC超声技术提高硬脆材质加工的工艺可靠性

复杂的脆硬材质是生产的难点。André Pisch说：“加工高性能陶瓷和玻璃陶瓷，例如碳化硅和Zerodur©，刀具的磨损十分严重，工件边部易于裂纹。”为此，该公司早已采用DMG MORI的ULTRASONIC超声加工机床。ULTRASONIC超声加工是将刀具的旋转运动与感应传动的纵向振动相互叠加，降低切削力达50 %。数控生产部部长Randolph Hennig介绍超声加工技术的非凡效果：“超声加工最大程度的减少刀具磨损以及材料上裂纹和裂痕的程度。”提高进给速度和加大进给量，而今提高生产力。

合作开发提高生产力达3倍

双方均获益于长期合作：Randolph Hennig说：“我们在陶瓷加工领域积累的专有技术也用于开发新款ULTRASONIC超声加工发生器。”DMG MORI再次优化和提高新款ULTRASONIC超声发生器的刚性。更高刚性的ULTRASONIC增幅器将幅值提高两到三倍，最大达15 μm。“也就是说可提高生产力达三倍，同时降低刀具磨损和减少微裂纹。”

用ULTRASONIC超声磨削技术经济地加工轻量化的反光镜基体结构件，其材质为SiC或Zerodur©，完整加工半导体行业的石英玻璃环和SiC圆晶夹盘。

ULTRASONIC超声加工机床还提供DMG MORI技术循环，提供自动优化频率和振幅以及调整进给量的功能。根据合作协议，还建立了多层合作服务关系。Randolph Hennig补充说：“这将停机时间降低至最短。”

铣 / 车复合加工和ULTRASONIC超声加工技术缩短周期时间达67 %

Berliner Glas 使用的ULTRASONIC超声加工机床包括高动态性能的ULTRASONIC 20 linear，用于加工小型工件，七台紧凑型的ULTRASONIC 5 0，其行程为650 × 520 × 475mm，四台ULTRASONIC 85 monoBLOCK和两台ULTRASONIC 125monoBLOCK，用于加工大型工件。行程分别为935 × 850 × 650 mm和1,335 × 1,250 × 900 mm。其中一台ULTRASONIC 85 monoBLOCK加工中心配铣 / 车工作台。Randolph Hennig介绍大量旋转对称件说：“在普通铣床上，联动控制三个直线轴进行圆弧插补非常复杂。”由于可一次装夹进行车削加工，现在还能选配磨削外圆和内圆功能。因此，可将部分工件的周期时间缩短67 %以上，将其压缩到30分钟。André Pisch补充说：“仅凭这一点，我们就将铣 / 车复合加工技术定位为未来的重要技术。”Berliner Glas的成功发展使该公司决定继续投资购买设备和培训员工，目前加工岗位的员工略多于50名。André Pisch说：“一方面，我们必须满足对高素质员工的需求。”部分年轻人才在公司内部进行培训。“另一方面，我们正在提高生产能力，继续投资购买新ULTRASONIC超声加工机床并不断优化工艺”。