一种真空传输腔腔室倒扣结构的加工方法与流程

本发明涉及真空传输腔加工，尤其是涉及一种真空传输腔腔室倒扣结构的加工方法。

背景技术：

1、半导体真空传输腔作为半导体装备的核心部件，其结构复杂，加工难度较大。近几年随着半导体行业的快速发展，半导体装备也在不断更新换代，真空反应腔体的内部设计结构也是越来越复杂。其中腔室内倒扣的设计结构也是越来越多，倒扣的部分加工时，会碰到切削效率低，排屑不顺畅、卡屑，加工过程中发振等因素，造成加工效率低，尺寸不稳定。

2、原有的倒扣加工方式为粗加工径向深度优先的单层切削方式和轴向深度优先的单层切削方式。径向深度优先的加工方式，就是同一层z轴直径依次从小到大加工出来，再加工另一层z轴直径依次从小到大加工出来，最终把整个倒扣加工出来；轴向深度优先的加工方式，轴向同等直径优先加工完，再加工下一个直径，一层一层依次从小到大全部加工出来。

3、又例如在中国专利文献上公开的“工件腔体内壁凸台曲面的加工方法及产品”，其公告号“cn116532722a”，包括以下步骤：提供一工件，工件包括一腔体，腔体的内壁上设有一凸台；将凸台分割为第一加工区域和第二加工区域；使用带圆角的刀具切削第一加工区域，以形成过渡曲面；使用刀具切削第二加工区域，以形成与过渡曲面连接的倒扣曲面，从而获得产品。上述的加工方法，通过带圆角的刀具分别切削工件腔体内壁凸台上的第一加工区域和第二加工区域，以在凸台的第一端和第二端之间形成过渡曲面和倒扣曲面，并获得产品，不仅能够对形状复杂的凸台进行加工，且加工精度较高。

4、上述方案不仅能够对形状复杂的凸台进行加工，且加工精度较高，但同传统技术存在相似缺陷：现有的径向深度优先的加工方式，加工过程中排屑不顺畅、卡屑，容易造成刀具与产品卡死，造成刀具刀头崩掉，严重时造成产品报废。现有的轴向深度优先的加工方式，加工效率低，径向切削较大时又容易造成加工过程中发振。

5、因此，需要优化现有方案消除上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的加工过程中排屑不顺畅、卡屑、加工过程中发振以及加工效率低等问题，本发明提供了一种真空传输腔腔室倒扣结构的加工方法，通过预铣槽开设、轴向逐层加工等工艺，为r角部位的精加工创造了良好的条件， 提供了良好的排屑通道，减少了复杂几何形状带来的加工困难。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、步骤一：使用三面刃铣刀，通过径向切深量交替变化的方式开出预铣槽；

4、步骤二：由步骤一的预铣槽处开始，由下向上按照腔室倒扣结构预设尺寸将预铣槽上部的槽铣出；

5、步骤三：清理步骤一和步骤二加工后产生的切屑；

6、步骤四：由步骤一的预铣槽处开始，由上向下按照腔室倒扣结构预设尺寸将预铣槽底部r角铣出；

7、步骤五：把腔室倒扣结构的r角处以外的侧面部位精加工到位；

8、步骤六：清理步骤四和步骤五加工后产生的切屑；

9、步骤七：将腔室倒扣结构的底部r角加工成型，再将腔室倒扣结构的上部r角加工到位。

10、本方案中，核心在于使用三面刃铣刀和复合成型铣刀，通过交替变化的径向切深量来实现预铣槽的开槽，并通过有序的加工作业来确保加工效率和质量。通过初步铣削形成预铣槽，提供排屑的通道，从而减少卡屑现象，并通过逐层加工和清理切屑，逐步完成腔室倒扣结构的成型。从而解决传统加工方法中常见的排屑不畅、加工发振及效率低下的问题。相比常见方案，本方案通过交替切削和分步清理切屑的方式大幅提高了加工效率，减少了刀具损坏和产品报废的风险。同时利用特殊的切削方式和加工顺序，显著提升了加工流畅度和精度。

11、作为优选，步骤一中，径向切深量在单次1mm与单次2mm交替的方式在腔室倒扣结构的底部r角上部开预铣槽，并径向单边留0.2mm余量。这种交替的径向切削方式能够有效改善排屑效果，避免切屑在加工过程中堵塞。由于腔室倒扣结构的底部r角是最狭窄和复杂的区域，如果直接采用常规的单一切深方式，很容易出现切屑积累、刀具卡死等问题，影响加工质量和效率。

12、通过这种切削深度交替变化的方法，能够形成一个有利于后续加工的预铣槽。这个预铣槽为下一步骤的轴向逐层加工提供了良好的排屑通道，从而避免了切屑堵塞的问题，提高了加工稳定性。同时，在径向单边留0.2mm余量，为后续精加工留出空间，确保最终加工尺寸的精度和表面质量。

13、作为优选，步骤二中，每刀径向进刀2mm，侧面单边留0.2mm余量。从下往上逐层轴向加工的方式能够有效避免径向切削过大时可能出现的振动问题。相比于常见的径向深度优先的加工方式，这种轴向逐层加工的方式更加稳定，不易产生振动，从而保证了加工精度。同时，每刀径向进刀2mm，侧面单边留0.2mm余量，既保证了加工效率，又为后续精加工留出了适当的余量。值得注意的是，本步骤是建立在步骤一形成良好预铣槽的基础之上的。步骤一的预铣槽为后续的轴向逐层加工提供了良好的排屑通道，避免了切屑堵塞的问题，确保了加工过程的稳定性，并且优化了加工参数。

14、作为优选，步骤四中，每刀径向切深量2mm，侧面单边留0.2mm余量，底部留1mm余量。步骤四主要针对腔室倒扣结构下部狭窄复杂的r角区域进行加工。采用由上向下的轴向逐层加工方式，可以有效避免该区域切屑堵塞的问题。每刀径向切深2mm，既保证了加工效率，又避免了过大的径向切削引起的振动。同时，在侧面单边留0.2mm余量，底部留1mm余量，为后续精加工留出足够的空间。这种适当的余量设计，不仅有利于确保最终加工尺寸的精度，还能够防止底部切屑堵塞，进一步提高加工稳定性。通过这一步骤，可以将预铣槽的底部r角高效地加工出来。这为后续精加工奠定了良好的基础，有助于进一步提高整体的加工质量。与常见的加工方法相比，本步骤针对性地解决了腔室倒扣结构底部r角区域加工中的切屑堵塞和振动问题，采用合理的工艺参数设计，显著提高了本区域的加工效率和稳定性。

15、作为优选，步骤五中，对腔室倒扣结构的r角处以外的侧面部位加工时由下向上加工。这一步骤是在前面步骤的基础上，对腔室倒扣结构的其他侧面部位进行精加工。所述上部r角至少包括两处。采用由下向上的加工顺序，是基于以下考虑:首先，通过前几个步骤已经完成了腔室倒扣结构底部r角区域的粗加工，为后续的精加工创造了良好的条件。由下往上加工可以沿着已经加工好的表面逐步向上进行，有利于提高精加工的稳定性和效率。其次，腔室倒扣结构的下部区域往往更加狭窄复杂，如果先从上往下加工，可能会因为切屑堆积而影响加工质量。而由下往上加工，可以充分利用已经加工好的下部空间，为切屑排出提供更加通畅的通道。此外，由下向上的加工顺序也有利于操作人员更好地观察和控制加工过程，提高加工的稳定性和精度。

16、进一步的，步骤一、步骤二、步骤四和步骤五采用三面刃铣刀进行加工。选择三面刃铣刀作为加工工具，是基于以下几方面的考虑:三面刃铣刀具有较高的材料去除率，能够有效提高加工效率。这对于复杂的腔室倒扣结构来说非常关键，可以显著缩短加工时间。三面刃铣刀具有较强的排屑能力，在前面几个步骤中形成的预铣槽、轴向逐层加工等过程中，可以更好地排出切屑，避免堵塞问题的发生。三面刃铣刀可以实现精准的尺寸控制，在确保高效加工的同时，也有助于满足腔室倒扣结构的尺寸精度要求。三面刃铣刀具有一定的切削柔性，能够更好地适应腔室倒扣结构复杂的几何形状，减少加工过程中的振动问题。通过在关键步骤中统一采用三面刃铣刀，可以发挥其高效、排屑良好、尺寸控制精准等优势，与前述的加工方法和参数设计相配合，进一步提高了整个加工过程的稳定性和效率。

17、作为优选，步骤七采用复合成型铣刀进行加工。相比于前几步采用的三面刃铣刀，复合成型铣刀具有更加复杂的刀具形状，能够更好地贴合r角的曲面轮廓，从而实现更加精确的加工。这种精加工步骤建立在前面几个步骤高效粗加工的基础之上。通过先前的预铣槽开设、轴向逐层加工等工艺，已经为r角部位的精加工创造了良好的条件，减少了复杂几何形状带来的加工困难。采用复合成型铣刀进行最终的精加工，可以有效地一次性铣去各个加工面上留下的余量，进一步提高了加工效率和表面质量。这种工艺的衔接和配合，最大限度地发挥了不同刀具的优势，实现了从粗加工到精加工的有序过渡。总的来说，这种工具选择的优化，体现了本方案所公开的加工方法在提高效率和精度方面的创新思路。通过合理配置不同特性的铣刀，充分利用了各自的优势，使得整个加工过程更加高效、稳定和精准。

18、进一步的，步骤七中，复合成型铣刀将铣去各加工面所留余量。首先，通过前述的一系列加工步骤，已经基本完成了腔室倒扣结构的整体成型。在此基础上，使用复合成型铣刀进行最终精加工，可以充分利用其复杂的刀具几何形状，一次性将各个加工面上残留的余量全部铣去。这种方式能够大幅提高精加工的效率，避免了需要反复调整刀具、分步骤加工的低效情况。同时，也能够确保最终的加工尺寸和表面质量满足要求，进一步提高了产品的制造精度。另一方面，前面各个步骤中，都有意留出适当的余量，为后续精加工留出空间。通过合理的余量设计，确保了复合成型铣刀能够顺利完成一次性精加工，进一步增强了整个加工工艺的稳定性。总的来说，这一步骤充分利用了复合成型铣刀的特点，与前述的粗加工步骤形成有效配合，实现了从粗加工到精加工的高效过渡。

19、另外，步骤七中，复合成型铣刀加工时由下向上进行。

20、因此，本发明具有如下有益效果：

21、（1）通过先开设预铣槽、采用交替切削等措施，有效改善了加工过程中的排屑效果，避免了切屑堵塞导致的加工质量和效率问题。

22、（2）采用轴向逐层加工的方式，避免了径向切削过大时可能出现的振动问题，提高了加工过程的稳定性和精度。

23、（3）合理设计加工余量和工艺参数，充分发挥了不同刀具的优势，实现了从粗加工到精加工的高效过渡，大幅提升了整体加工效率。

24、（4）优化加工顺序，如由下往上精加工侧面，有利于改善切屑排出，提高了加工稳定性和表面质量。