CN107618118B - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

提供切削装置，在加工开始前对切削水提供喷嘴是否适当地定位进行确认。切削装置(1)具有：切削单元(4)，其具有对切削刀具(41)提供切削水的冷却喷嘴(46)和喷淋喷嘴(47)；负载电流值检测单元(48)，其对旋转驱动切削刀具的电动机(44)的负载电流值进行检测；和控制单元(9)，其控制切削单元和负载电流值检测单元。控制单元具有：存储部(91)，其将基于在各喷嘴被定位在适当的位置的状态下一边提供规定量的切削水一边使切削刀具按照规定的主轴转速旋转时的电动机的负载电流值的任意的值作为阈值而预先进行存储；和判断部(92)，其根据一边提供规定量的切削水一边使切削刀具按照规定的主轴转速旋转时所检测出的负载电流值与存储部所存储的阈值的比较结果对正常或异常进行判断。

Description

切削装置
技术领域
本发明涉及切削装置，其一边提供切削水一边利用切削刀具对被加工物进行切削。
背景技术
通过切削装置将半导体晶片或光器件晶片等被加工物沿着间隔道切断。切削装置具有：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；切削单元，其包含对保持在卡盘工作台上的被加工物进行切削的切削刀具；以及喷嘴，其向加工中的切削刀具提供切削水，通过旋转的切削刀具将被加工物切断而进行分割。在切削装置中，通过向高速旋转的切削刀具提供切削水，能够对加工热进行冷却，并将因切削产生的切削屑从被加工物洗掉。
但是，当喷嘴的位置被调整至错误的位置而没有将切削水提供到切削刀具的适当的位置时，加工热不会被充分地冷却。因此，产生切削刀具的异常磨损或烧蚀而使加工品质恶化，进而切削刀具或被加工物破损。因此，提出了能够相对于切削刀具调整喷嘴的位置的切削装置(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-187849号公报
但是，在这样的切削装置中，当对切削刀具进行更换时等，有时因操作者非本意地接触到喷嘴而使喷嘴产生位置偏移。在该情况下，由于喷嘴的位置偏移较小，所以无法通过目视来确认，一直在冷却不充分的状态下持续进行切削加工，存在引起加工品质的恶化、切削刀具或被加工物的破损的问题。
发明内容
本发明是鉴于该点而完成的，其目的之一在于提供切削装置，其能够在加工开始前对切削水提供喷嘴是否被适当地定位进行确认。
本发明的一个方式的切削装置具有：切削单元，其包含以能够旋转的方式被支承的主轴、对主轴进行旋转驱动的电动机、安装在主轴的前端部的切削刀具以及对切削刀具提供切削水的切削水提供喷嘴；负载电流值检测单元，其对电动机的负载电流值进行检测；以及控制单元，其对切削单元和负载电流值检测单元进行控制，控制单元具有：存储部，其将基于在切削水提供喷嘴被定位在适当的位置的状态下一边提供规定的量的切削水一边使切削刀具按照规定的主轴转速进行旋转时的、由负载电流值检测单元检测出的负载电流值的任意的值作为阈值而预先进行存储；以及判断部，其根据一边提供规定的量的切削水一边使切削刀具按照规定的主轴转速进行旋转时的由负载电流值检测单元检测出的负载电流值与存储部所存储的阈值的比较结果，对正常或异常进行判断。
根据该结构，在被加工物的加工前，将如上述那样切削水提供喷嘴被定位在适当的位置的状态下的任意的负载电流值作为阈值而预先进行存储。并且，在加工时当所检测出的负载电流值从阈值偏移规定的范围的情况下，能够通过判断部来判断为喷嘴位置不适当。由此，能够在被加工物的加工前对切削水提供喷嘴的位置的异常进行把握，避免因切削水提供喷嘴的位置偏移所导致的冷却不足等，能够事先防止加工品质的恶化、切削刀具或被加工物的破损。
优选在存储部中按照每个对被加工物进行加工的器件数据来存储阈值。
根据本发明，在加工开始前，在向旋转的切削刀具提供切削水的状态下对电动机的负载电流值进行检测，能够根据该检测结果对切削水提供喷嘴是否被适当地定位进行确认。
附图说明
图1是本实施方式的切削装置的立体图。
图2是本实施方式的切削单元的主视图。
图3是示出本实施方式中的器件数据的一例的表。
图4的(A)和(B)是本实施方式的冷却喷嘴(图4的(A))和喷淋喷嘴(图4的(B))的示意图。
图5是示出利用冷却喷嘴提供了切削水时的喷嘴位置与负载电流值的关系的图表。
图6是示出利用喷淋喷嘴提供了切削水时的喷嘴位置与负载电流值的关系的图表。
标号说明
1：切削装置；4：切削单元；41：切削刀具；42：主轴；44：电动机；46：冷却喷嘴(切削水提供喷嘴)；47：喷淋喷嘴(切削水提供喷嘴)；48：负载电流值检测单元；9：控制单元；91：存储部；92：判断部；W：被加工物。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式的切削装置进行说明。图1是本实施方式的切削装置的立体图。另外，切削装置只要是具有本实施方式的切削水的提供构造的结构即可，并不限定于图1所示的结构。并且，在图1中，为了方便说明，省略了一部分部件，切削装置具有通常具备的结构。
如图1所示，切削装置1构成为通过使切削单元4的切削刀具41相对于卡盘工作台3上的被加工物W进行相对移动而将被加工物W分割成各个芯片。在被加工物W的正面W1上设置有格子状的分割预定线，在由分割预定线划分出的各区域内形成有各种器件D。在被加工物W的背面上粘贴有划片带T，在该划片带T的外周粘贴有环状框架F。被加工物W在借助划片带T被环状框架F支承的状态下搬入到切削装置1中。
另外，被加工物W可以是在硅、砷化镓等半导体基板上形成有IC、LSI等器件的半导体晶片，也可以是在陶瓷、玻璃、蓝宝石类无机材料基板上形成有LED等光器件的光器件晶片。
在切削装置1的基台2上设置有使卡盘工作台3在X轴方向上移动的卡盘工作台移动机构5。卡盘工作台移动机构5具有：一对导轨51，它们配置在基台2上且与X轴方向平行；以及电动机驱动的X轴工作台52，其以能够滑动的方式设置在一对导轨51上。在X轴工作台52的背面侧形成有未图示的螺母部，该螺母部与滚珠丝杠53螺合。并且，通过使与滚珠丝杠53的一端部连结的驱动电动机54旋转驱动，卡盘工作台3沿着导轨51在X轴方向上移动。
在X轴工作台52的上部隔着θ工作台55设置有能够旋转的卡盘工作台3。在卡盘工作台3的上表面上通过多孔陶瓷材料来形成保持面31。保持面31通过卡盘工作台3内的流路而与吸引源(未图示)连接，通过在保持面31上产生的负压来吸引保持被加工物W。在卡盘工作台3的周围隔着一对支承臂设置有4个夹持部32。通过使各夹持部32被空气致动器(未图示)驱动而将被加工物W的周围的环状框架F从四周夹持固定。
在切削装置1的基台2上设置有切削单元移动机构6，该切削单元移动机构6使切削单元4在卡盘工作台3的上方沿Y轴方向和Z轴方向移动。切削单元移动机构6具有：一对导轨61，它们配置在基台2上且与Y轴方向平行；以及电动机驱动的Y轴工作台62，其以能够滑动的方式设置在一对导轨61上。Y轴工作台62从上方看形成为矩形，在该Y轴工作台62的X轴方向的一端部竖立设置有侧壁部65。
并且，切削单元移动机构6具有：一对导轨66(仅图示了1个)，它们设置在侧壁部65的壁面上且与Z轴方向平行；以及Z轴工作台67，其以能够滑动的方式设置在一对导轨66上。在Y轴工作台62、Z轴工作台67的背面侧分别形成有未图示的螺母部，这些螺母部与滚珠丝杠63、68螺合。并且，通过使与滚珠丝杠63、68的一端部连结的驱动电动机64、69旋转驱动，切削单元4沿着导轨61、66在Y轴方向和Z轴方向上移动。
在Z轴工作台67上设置有将切削刀具41安装在主轴42的前端的切削单元4。主轴42在从Z轴工作台67沿Y轴方向延伸的主轴外壳43内被支承为能够旋转，通过主轴外壳43内的电动机44来进行旋转驱动。作为切削刀具41，例如，选择了利用电铸结合剂将金刚石磨粒固定而成形为圆形的电铸刀具。切削刀具41的周围被箱型的刀具罩45覆盖。
图2是本实施方式的切削单元的主视图。图2中也示出，切削单元4的刀具罩45在使切削刀具41的一部分(下端部)突出的状态下对切削刀具41的周围进行封盖。在刀具罩45的后部具有沿X轴方向延伸而处于夹着切削刀具41的位置的一对冷却喷嘴46(一侧的冷却喷嘴未图示)。冷却喷嘴46构成切削水提供喷嘴。在冷却喷嘴46的与切削刀具41对置的部分形成有缝，通过从缝喷射的切削水对切削刀具41和加工点进行冷却和清洗。并且，在刀具罩45的前部具有构成切削水提供喷嘴的喷淋喷嘴47。喷淋喷嘴47通过从前方对切削刀具41喷射切削水而使切削水卷入到切削刀具41中，从而对切削刀具41和加工点进行冷却。
在这样的切削装置1中，在被加工物W的径向外侧对切削刀具41与被加工物W的分割预定线进行对位，将切削刀具41下降到能够切入被加工物W的高度。对卡盘工作台3相对于该切削刀具41在X轴方向上进行切削进给，从而被加工物W沿着分割预定线被切削。此时，由于从冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47朝向切削刀具41的加工点喷射切削水，所以加工热被去除，防止了切削刀具41的异常磨损或烧蚀，并且提高了切削加工的加工品质。
如图1所示，在主轴外壳43上设置有对保持在卡盘工作台3上的被加工物W的正面W1进行拍摄的对准用的拍摄单元7，根据拍摄单元7的拍摄图像使切削刀具41相对于被加工物W的分割预定线对准。并且，切削单元4与对电动机44的负载电流值进行检测的负载电流值检测单元48连接。
并且，在切削装置1中设置有对包含切削单元4和负载电流值检测单元48的装置各部分进行集中控制的控制单元9。控制单元9由执行各种处理的处理器或存储器等构成。存储器根据用途由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)等一个或多个存储介质构成。通过该存储器来构成存储部91，该存储部91将按照后述的条件由负载电流值检测单元48检测出的负载电流值作为阈值而预先进行存储。并且，控制单元9具有判断部92，判断部92对存储部91所存储的阈值和负载电流值检测单元48所检测出的负载电流值进行比较，作为与该比较结果对应的结果，在所检测出的负载电流值比阈值小的情况下判断为异常。并且，在所检测出的负载电流值比阈值大的情况下判断为正常。
在切削装置1中，当冷却喷嘴46或喷淋喷嘴47与操作者接触而产生位置偏移时，有时很难通过目视来确认而把握该位置偏移。当在该状态下持续进行切削加工时，切削水不会被提供到适当的位置，加工热不会被充分地冷却。因此，在本实施方式中，构成为能够利用与作业者的目视不同的方法来判断各喷嘴46、47的位置是否适当。此时，着眼于下述情况：在切削加工前对旋转的切削刀具41喷射切削水，在各喷嘴46、47与后述的作为基准位置的情况相比产生了位置偏移的情况下，使切削刀具41旋转的电动机44的负载电流值会变化。并且，如果负载电流值检测单元48所测量的电动机44的负载电流值变化了规定的量，则判断为各喷嘴46、47的位置存在异常。以下，对冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47的位置的判断方法进行说明。
在切削加工中，一边对切削单元4的电动机44进行驱动而使切削刀具41按照规定的主轴转速进行旋转，一边从冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47对切削刀具41按照规定的量提供切削水。在切削加工的开始前，除了此时的主轴转速、切削水的提供量之外，还将切削刀具41的种类(刃厚、外径等)作为各种条件、数值来进行组合并准备成数据组。该数据组是用于加工被加工物W的器件数据。在本实施方式中，图3的表所示的数据A～D是器件数据。另外，该数据A～D只不过是一例，也可以采用其他的数据。
在切削加工开始前，除了器件数据的准备之外，还进行对冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47向基准位置的定位。虽然没有特别地限定，但在本实施方式中，关于冷却喷嘴46，如图4的(A)所示，将从上方看冷却喷嘴46与X轴方向平行的位置设为基准位置。并且，关于喷淋喷嘴47，如图4的(B)所示，将从上方看喷淋喷嘴47的喷出口的延伸方向与X轴方向平行的位置设为基准位置。
接着，在对冷却喷嘴46的位置进行判断的情况下，按照各数据A～D的条件一边在未切削被加工物W的加工前的状态下对电动机44进行驱动，一边从冷却喷嘴46提供切削水(另外，停止向喷淋喷嘴47提供切削水)。进而，按照各数据A～D的条件，在冷却喷嘴46处于基准位置(与X轴方向平行(倾斜度为0°)的位置)和从基准位置偏移的多个位置通过负载电流值检测单元48对电动机44的负载电流值进行检测。从基准位置偏移的位置是指使一对冷却喷嘴46在互相按照规定的角度(例如2.5°)远离的方向上相对于基准位置倾斜的状态(参照图4的(A)的双点划线部)。即使是从基准位置偏移的位置，但只要是能够保证能够容许的切削加工品质的偏移量，便认为冷却喷嘴46定位在适当的位置。因此，冷却喷嘴46的适当的位置在加工品质能够容许的范围内并不限于1处，有时有好几处。负载电流值的检测结果如图5的图表所示的那样，按照每个数据A～D来存储在存储部91中。在图5的图表中，横轴是相对于基准位置的倾斜度(位置偏移量)，纵轴是负载电流值检测单元48所检测出的负载电流值。从图5的图表可知，随着冷却喷嘴46的倾斜度变大、冷却喷嘴46远离切削刀具41，负载电流值降低。
在对喷淋喷嘴47的位置进行判断的情况下，按照各数据A～D的条件一边在未切削被加工物W的状态下对电动机44进行驱动，一边从喷淋喷嘴47提供切削水(另外，停止向冷却喷嘴46提供切削水)。进而，按照各数据A～D的条件，使喷淋喷嘴47处于基准位置(与X轴方向平行(倾斜度为0°)的位置)和从基准位置偏移的多个位置而通过负载电流值检测单元48对电动机44的负载电流值进行检测。从基准位置偏移的位置是指使喷淋喷嘴47在相对于基准位置按照规定的角度(例如5°)旋转的方向上倾斜的状态。即使是从基准位置偏移的位置，但只要是能够保证能够容许的切削加工品质的偏移量，便认为喷淋喷嘴47定位在适当的位置。因此，喷淋喷嘴47的适当的位置在加工品质能够容许的范围内并不限于1处，有时有好几处。负载电流值的检测结果如图6的图表所示的那样，按照每个数据A～D来存储在存储部91中。关于图6的图表的纵轴和横轴，横轴是相对于基准位置的倾斜度(位置偏移量)，纵轴是负载电流值检测单元48所检测出的负载电流值。从图6的图表可知，喷淋喷嘴47的倾斜越朝向上方，负载电流值越大，倾斜越朝向下方，负载电流值越降低。
根据如上述那样检测出的负载电流值，求出作为是否能够实施切削加工的判断基准的阈值。作为阈值，例如，设定为如上述那样按照切削加工后的加工品质等能够容许的程度从基准位置最大程度偏移的位置的负载电流值等、基于所检测出的负载电流值的任意的值。按照每个器件数据来求出阈值。在图5中，喷嘴位置为2°和3°附近是能够容许的角度，将此时的负载电流值A’、B’、C’、D’设为各个数据A～D的阈值。并且，在图6中，喷嘴位置为2°附近是能够容许的角度，将此时的负载电流值A’、B’、C’、D’设为各个数据A～D的阈值。阈值按照每个数据A～D(按照器件数据)存储在存储部91中。
在开始切削加工之前，预先求出上述的阈值而存储在存储部91中。并且，在开始被加工物W的切削加工或更换切削刀具41时，对冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47的位置进行确认。关于该确认，在利用进行了更换等的切削刀具41开始加工之前，按照与器件数据对应的条件一边从冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47的任意一方提供规定的量的切削水，一边使切削刀具41以规定的主轴转速进行旋转。在该状态下，利用负载电流值检测单元48对电动机44的负载电流值进行检测。在该检测结束之后，切换成从冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47的任意另一方提供切削水，以同样的方式对电动机44的负载电流值进行检测。
并且，判断部92对所检测出的负载电流值和存储部91所存储的与器件数据对应的阈值进行比较，在得出所检测出的负载电流值比阈值小的比较结果情况下，判断部92判断为各喷嘴46、47的位置异常。也就是说，能够把握各喷嘴46、47已从基准位置偏移到不可容许的不适当的位置。根据该判断结果，通过控制单元9进行控制来禁止切削单元4所进行的切削加工动作，或者通过通知单元等(未图示)通知作业者进行各喷嘴46、47的位置调整。
如上所述，在本实施方式的切削装置1中，预先准备阈值而进行存储，在每次安装切削刀具41时，如上述那样一边提供切削水一边在非切削状态下使切削刀具41旋转，从而能够对各喷嘴46、47的位置的异常进行判断。由此，能够避免即使各喷嘴46、47非本意地产生位置偏移仍一直持续进行切削加工的情况，能够在确认了各喷嘴46、47处于适当的位置之后进行切削。由此，能够向适当的位置提供切削水而使加工热充分地冷却，防止被加工物W的品质降低以及切削刀具41或被加工物W的破损。
另外，本发明的实施方式并不限定于上述的各实施方式，也可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。进而，如果因技术的进步或衍生出的其他技术而能够利用其他方法来实现本发明的技术思想，则也可以使用该方法。因此，权利要求书覆盖了能够包含在本发明的技术思想的范围内的全部的实施方式。
上述的实施方式中的阈值只要能够判断喷嘴位置的正常、异常便可以进行变更。举个例子，阈值也可以是对在各喷嘴46、47的适当的位置检测出的负载电流值乘以规定的系数或减去规定的系数而得的任意的值或范围(例如，乘以20～40％而得的值)。并且，作为阈值，例如，也可以确定按照切削加工后的加工品质等能够容许的程度从各喷嘴46、47的基准位置最大程度偏移的位置的负载电流值，将从基准位置处的负载电流值减去该已确定的负载电流值的值作为阈值。在该情况下，判断部92求出所检测出的负载电流值与基准位置处的负载电流值的差值(绝对值)，对该差值和与器件数据对应的阈值进行比较。作为与该比较结果对应的结果，在所计算出的差值比阈值大的情况下，判断部92判断为各喷嘴46、47的位置异常。
并且，在上述的实施方式中，作为切削水提供喷嘴，例示了一对冷却喷嘴46和喷淋喷嘴47，但并不仅限于该结构。切削水提供喷嘴能够对切削刀具41提供切削水即可，无论怎样的结构均可。
如以上说明的那样，本发明具有能够在加工开始前对切削水提供喷嘴是否被适当地定位进行确认的效果，特别对更换切削刀具来使用的切削装置有用。

Claims (2)

1.一种切削装置，其中，
该切削装置具有：
切削单元，其包含以能够旋转的方式被支承的主轴、对该主轴进行旋转驱动的电动机、安装在该主轴的前端部的切削刀具以及对该切削刀具提供切削水的切削水提供喷嘴；
负载电流值检测单元，其对该电动机的负载电流值进行检测；以及
控制单元，其对该切削单元和该负载电流值检测单元进行控制，
该控制单元具有：
存储部，其将基于在该切削水提供喷嘴被定位在适当的位置的状态下一边提供规定的量的切削水一边使切削刀具按照规定的主轴转速进行旋转时的、由该负载电流值检测单元检测出的负载电流值的任意的值作为阈值而预先进行存储；以及
判断部，其根据一边提供该规定的量的切削水一边使该切削刀具按照该规定的主轴转速进行旋转时的由该负载电流值检测单元检测出的负载电流值与该存储部所存储的该阈值的比较结果，对正常或异常进行判断。
2.根据权利要求1所述的切削装置，其中，
在该存储部中，按照每个对被加工物进行加工的器件数据来存储该阈值。
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