CN109397561A - 切削刀具和切削刀具的安装机构 - Google Patents

Abstract

提供切削刀具和切削刀具的安装机构，抑制安装于主轴后对被加工物进行切削之前使切削刀具强制消耗的量。安装在具有圆柱状的刀具安装部的固定凸缘上的切削刀具(1)具有：环状的刀具主体(2)，其具有作为切刃的外周(4)和直径比刀具安装部的外径大、供刀具安装部贯穿插入的中央贯通孔(5)；以及3个以上的具有挠性的内周凸部(3)，它们从中央贯通孔的内周朝向径向中心(300)突出，前端与贯穿插入于中央贯通孔的刀具安装部压接而对环状的刀具主体进行支承。在俯视观察切削刀具时，连接内周凸部的前端(6)而得的圆(301)与刀具主体的外周所成的圆形成为同心圆，在将切削刀具安装于固定凸缘时，内周凸部因与贯穿插入的刀具安装部的压接而变形，允许刀具安装部的贯穿插入。

Description

切削刀具和切削刀具的安装机构

技术领域

本发明涉及切削刀具和切削刀具的安装机构。

背景技术

公知有借助固定凸缘固定于主轴的前端的圆环状的切削刀具。切削刀具是利用结合剂将金刚石磨粒等磨粒固定而形成的，其一边高速地进旋转一边切入被加工物而进行破碎加工，切削刀具通过自然消耗而自动磨锐，从而一边维持锋利度一边进行加工。

在安装于主轴的切削刀具刚开始被固定于主轴的前端的时候，由于主轴的旋转中心与切削刀具的中心位置发生偏移，因此成为只利用切削刀具的外周的一部分进行切削加工的局部接触状态。因此，在将切削刀具固定于主轴的前端之后，实施如下的所谓的修圆工序(例如，参照专利文献1)：通过修整来使切刃强制消耗，使主轴的旋转中心与切削刀具的外缘的切刃的中心位置对齐。

专利文献1：日本特开2006-218571号公报

在专利文献1所示的方法中，为了在安装于主轴之后对被加工物进行切削之前实施修圆工序而准备修整板，并且存在在修圆工序中使切削刀具强制消耗的量增加的趋势。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供切削刀具和切削刀具的安装机构，能够抑制在安装于主轴之后对被加工物进行切削之前使切削刀具强制消耗的量。

根据本发明的一个方面，提供切削刀具，其是安装在固定凸缘上的圆环状的切削刀具，该固定凸缘固定于主轴的前端并具有圆柱状的刀具安装部，其中，该切削刀具具有：环状的刀具主体，其具有外周和中央贯通孔，该外周作为切刃，该中央贯通孔的直径比该刀具安装部的外径大、供该刀具安装部贯穿插入；以及3个以上的具有挠性的内周凸部，它们从该中央贯通孔的内周朝向径向中心突出，前端与贯穿插入于该中央贯通孔的该刀具安装部接触而对该刀具主体进行支承，在俯视观察时，连接该内周凸部的前端而得的圆与该刀具主体的外周所成的圆形成为同心圆，在将该切削刀具安装于该固定凸缘时，通过该切削刀具与贯穿插入的该刀具安装部的压接，该内周凸部发生变形，允许该刀具安装部的贯穿插入。

优选该刀具主体由利用结合剂将磨粒固定而得的磨粒层构成，该内周凸部由不包含磨粒的结合剂层形成。

根据本发明的其他方面，提供该切削刀具包含：环状的刀具主体，其具有外周和中央贯通孔，该外周作为切刃；以及3个以上的具有挠性的内周凸部，它们从该中央贯通孔的内周朝向径向中心突出，与该环状的刀具主体形成为一体，该切削刀具的安装机构的特征在于，其具有：固定凸缘，其固定于切削装置的主轴的前端，包含刀具安装部和凸缘部，其中，在该刀具安装部的外周具有外螺纹，该凸缘部在该刀具安装部的后方与该刀具安装部形成为一体；装拆凸缘，其安装于该刀具安装部，以便与该固定凸缘的该凸缘部一起对该固定凸缘的该刀具安装部上所安装的切削刀具进行夹持；以及固定螺母，其与该固定凸缘的外螺纹螺合而利用该固定凸缘的该凸缘部和该装拆凸缘对该切削刀具进行夹持而固定，当使该固定螺母与该固定凸缘的外螺纹螺合而进行紧固时，该内周凸部与该刀具安装部压接而发生变形，该内周凸部对该环状刀具主体进行支承。

根据本申请发明，起到了能够抑制在安装于主轴之后对被加工物进行切削之前使切削刀具强制消耗的量的效果。

附图说明

图1是示出具有第1实施方式的切削刀具和切削刀具的安装机构的切削装置的结构例的立体图。

图2是对第1实施方式的切削刀具的安装机构进行分解而示出的立体图。

图3是第1实施方式的切削刀具的安装机构的剖视图。

图4是第1实施方式的切削刀具的俯视图。

图5是沿图4中的V-V线的剖视图。

图6是第2实施方式的切削刀具的俯视图。

图7是第1实施方式和第2实施方式的变形例1的切削刀具的主要部分的俯视图。

图8是第1实施方式和第2实施方式的变形例2的切削刀具的主要部分的俯视图。

标号说明

1、1-2、1-3、1-4：切削刀具；2、2-2、2-3、2-4：刀具主体；3、3-2、3-3、3-4：内周凸部；4：外周；5：中央贯通孔；6：前端；7：磨粒层；8：结合剂层；10：切削刀具的安装机构；11：固定凸缘；12：装拆凸缘；13：固定螺母；31：主轴；111：外螺纹；112：刀具安装部；113：凸缘部；300：中心；301：圆；311：前端。

具体实施方式

参照附图对用于实施本发明的方式进行详细地说明。本发明并不限定于以下的实施方式所记载的内容。并且，在以下所记载的构成要素中包含与本领域技术人员所能够容易想到的、实际上相同的构成要素。此外，能够对以下所记载的结构进行适当组合。并且，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。

〔第1实施方式〕

根据附图对第1实施方式的切削刀具和切削刀具的安装机构进行说明。图1是示出具有第1实施方式的切削刀具和切削刀具的安装机构的切削装置的结构例的立体图。图2是对第1实施方式的切削刀具的安装机构进行分解而示出的立体图。图3是第1实施方式的切削刀具的安装机构的剖视图。图4是第1实施方式的切削刀具的俯视图。图5是沿图4中的V-V线的剖视图。

第1实施方式的切削刀具1和切削刀具的安装机构10(以下，简称为安装机构)构成图1所示的切削装置100。切削装置100是对未图示的被加工物进行切削的装置。在第1实施方式中，切削装置100所切削的被加工物例如是以硅、蓝宝石、镓等为原材料的圆板状的半导体晶片或光器件晶片等晶片。作为被加工物的晶片在平坦的正面的由形成为格子状的多条分割预定线划分出的区域内形成有器件。并且，图1所示的切削装置100也可以将具有多个被树脂密封的器件的矩形的封装基板、陶瓷板或玻璃板等作为被加工物来进行切削。

如图1所示，切削装置100具有：卡盘工作台20，其利用保持面21对被加工物进行吸引保持，并且能够通过旋转驱动源绕轴心进行旋转；切削单元30，其利用切削刀具1对卡盘工作台20所保持的被加工物进行切削(加工)；未图示的X轴移动单元，其使卡盘工作台20在X轴方向上移动；Y轴移动单元40，其使切削单元30在Y轴方向上移动；以及Z轴移动单元50，其使切削单元30在Z轴方向上移动。并且，切削装置100具有：清洗单元60，其对切削后的被加工物进行清洗；盒70，其对切削前后的被加工物进行收纳；未图示的搬送单元，其在盒70、卡盘工作台20与清洗单元60之间搬送被加工物；以及作为计算机的控制单元80，其对各构成要素进行控制。

切削装置100从切削单元30向被加工物提供切削水，并且利用X轴移动单元、旋转驱动源、Y轴移动单元40以及Z轴移动单元50使卡盘工作台20和切削单元30沿着分割预定线相对地移动，同时通过借助切削单元30的主轴31来旋转的切削刀具1对被加工物的分割预定线进行切削。当切削装置100对被加工物的全部的分割预定线进行了切削时，利用清洗单元60对被加工物进行清洗，之后收纳在盒70内。

如图2所示，切削装置100的切削单元30具有：主轴外壳32，其被设置成通过Y轴移动单元40和Z轴移动单元50在Y轴方向和Z轴方向上移动自如；以及主轴31，其在主轴外壳32内被设置成能够绕与Y轴方向平行的轴心进行自由旋转。并且，切削单元30具有：切削刀具1，其固定于主轴31的前端311；以及安装机构10，其将切削刀具1固定于主轴31的前端311。

主轴31被主轴外壳32支承为能够旋转。主轴31的前端311从主轴外壳32的一端部向外部突出。在主轴31的基端部连结有用于使主轴31旋转的电动机(未图示)。主轴31的前端311按照外径随着朝向前端而逐渐缩小的方式形成为锥状。

如图2所示，安装机构10具有固定凸缘11、装拆凸缘12以及固定螺母13。

固定凸缘11为金属制，其固定于主轴31的前端311，并且对切削刀具1进行支承。在固定凸缘11上一体地具有：刀具安装部112，其在外周具有外螺纹111；凸缘部113，其形成在作为刀具安装部112的后方的主轴外壳32那一侧；以及圆筒部114(图3所示)，其形成在作为凸缘部113的后方的主轴外壳32那一侧。并且，如图3所示，固定凸缘11在凸缘部113和圆筒部114的区域内设置有插入孔115，该插入孔115供主轴31的前端311插入到固定凸缘11的内侧。插入孔115的内径随着从圆筒部114朝向凸缘部113而逐渐缩小。插入孔115的内周面形成为与前端311的外周面相同的倾斜的锥状，以便在整个长度范围内与插入到插入孔115内的主轴31的前端311的外周面紧密重叠。

刀具安装部112的外观形成为圆柱状，并且内侧形成为与插入孔115连通的圆筒状。刀具安装部112具有：圆筒状的小直径部116；以及圆环状的刀具支承部117，其形成在作为小直径部116的后方侧的主轴外壳32那一侧。小直径部116的外径在轴心方向的整个长度范围内形成为恒定，在小直径部116的外表面上设置有外螺纹111。刀具支承部117的外径比小直径部116的外径大。刀具支承部117在切削刀具1的内侧穿过而将切削刀具1支承在外周面上。

凸缘部113形成为圆环状，并且形成为外径比刀具安装部112的刀具支承部117的外径大。圆筒部114的外径形成为与小直径部116的外径相等，并且形成为比刀具支承部117和凸缘部113小的直径。

通过将主轴31的前端311嵌入到插入孔115内，并且将穿过了垫圈14的螺栓15螺入到主轴31的前端311，从而将固定凸缘11固定于主轴31的前端311。

装拆凸缘12为金属制，其形成为圆环状。装拆凸缘12的内径与固定凸缘11的刀具安装部112的小直径部116的外径大致相等。向装拆凸缘12的内侧插入刀具安装部112的小直径部116，以便将切削刀具1夹持在装拆凸缘12与固定凸缘11的凸缘部113之间。

固定螺母13为金属制，其形成为圆环状，并且在内周面形成有内螺纹131，该内螺纹131与设置于固定凸缘11的刀具安装部112的小直径部116的外周面的外螺纹111螺合。通过将固定螺母13的内螺纹131与外螺纹111螺合而将切削刀具1和装拆凸缘12夹持并固定在固定螺母13与固定凸缘11的凸缘部113之间。这样，固定螺母13与固定凸缘11的外螺纹111螺合，如图3所示，利用固定凸缘11和装拆凸缘12来夹持并固定切削刀具1。

切削刀具1为圆环状，其被安装机构10固定于主轴31的前端311，并被安装在固定凸缘11上。切削刀具1是所谓的垫圈刀具(也称为无轮毂刀具)，如图4所示，该切削刀具1一体地具有圆环状的刀具主体2和内周凸部3，该内周凸部3具有挠性，设置有3个以上。

刀具主体2具有：作为切刃的外周4；以及供刀具安装部112的刀具支承部117贯穿插入到刀具主体2的内侧的中央贯通孔5，其直径(内径)比固定凸缘11的刀具安装部112的刀具支承部117的外径大。外周4和中央贯通孔5的平面形状形成为圆形，配置在互相为同轴的位置(中心一致的位置)上。

内周凸部3在刀具主体2的周向上等间隔配置，从中央贯通孔5的内周沿着径向朝向刀具主体2的外周4所成的圆的中心300突出。另外，在第1实施方式中，设置有3个内周凸部3，在俯视观察切削刀具1时，如图4所示，各内周凸部3形成为宽度随着从中央贯通孔5的内周朝向刀具主体2的中心而逐渐变窄的三角形。

并且，如图5所示，各内周凸部3形成为与刀具主体2相同的厚度。另外，在第1实施方式中，各内周凸部3的从刀具主体2的中央贯通孔5的内周朝向中心300的突出量为3mm到4mm左右，切削刀具1的厚度是0.03mm～1.0mm左右的较薄的厚度。另外，图3和图5用虚线示出了刀具主体2与内周凸部3之间的边界，但实际上不存在边界。

并且，在俯视观察时，连接各内周凸部3的中心300侧的前端6彼此而得的、在图4中用虚线示出的圆301与作为刀具主体2的切刃的外周4所成的圆形成为同心圆。即，连接各内周凸部3的中心300侧的前端6彼此而得的圆301的中心与外周4的中心300一致。并且，连接各内周凸部3的中心300侧的前端6彼此而得的圆301的直径比固定凸缘11的刀具安装部112的刀具支承部117的外径小。

上述结构的切削刀具1的刀具主体2和内周凸部3是利用结合剂将金刚石或CBN(Cubic Boron Nitride：立方氮化硼)等磨粒固定而构成的。作为构成切削刀具1的结合剂，能够使用树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂或电铸结合剂。即，切削刀具1是树脂刀具、金属刀具、陶瓷刀具或电铸刀具。

另外，树脂刀具、金属刀具以及陶瓷刀具是将结合剂的粉末与磨粒等混合而成形为规定的形状，之后对成形品进行烧结、烧制并通过磨削盘等加工成规定的尺寸而制造出的。电铸刀具是通过公知的电铸法制造出的：使磨粒分散到以构成结合剂的金属为主要成分的金属电镀液中，在该金属电镀液中配置基体金属，一边捕获磨粒一边使构成结合剂的金属在基体金属正面上析出规定的厚度，使析出的构成结合剂的金属从基体金属剥离而成形为规定的形状。这样，在第1实施方式中，切削刀具1是在刀具主体2和内周凸部3的范围内由利用结合剂将磨粒固定后的磨粒层7构成。

由于上述结构的切削刀具1是通过上述的制造方法制造并且厚度为0.3mm左右的较薄的厚度，所以内周凸部3自身具有挠性以便使内周凸部3的前端6在轴心方向上发生移位。另外，本发明所说的内周凸部3具有挠性是指内周凸部3自身能够发生变形。并且，上述的切削刀具1的内周凸部3的前端6与贯穿插入到中央贯通孔5内的固定凸缘11的刀具安装部112的刀具支承部117的外周面压接而发生变形，从而对刀具主体2进行支承。

在上述结构的切削刀具1被安装于固定凸缘11时，固定凸缘11的刀具安装部112贯穿插入在中央贯通孔5内。在上述结构的切削刀具1被安装于固定凸缘11时，如图3所示，由于与已贯穿插入的刀具安装部112的刀具支承部117的接触，内周凸部3的前端6按照朝向装拆凸缘12的方式发生变形，从而对刀具主体2进行支承并且允许刀具安装部112的贯穿插入。另外，在切削刀具1安装于固定凸缘11时，所有的内周凸部3同样地发生变形而使作为切刃的外周4所成的圆的中心300与主轴31的旋转中心一致(即，能够抑制外周4所成的圆的中心300与主轴31的旋转中心的错位)。在切削刀具1被安装于主轴31的前端311之后，在用于使作为切刃的外周4的中心300与主轴31的旋转中心一致的修圆工序中，使切削刀具1的外周4强制消耗。

并且，在第1实施方式中，在将切削刀具1安装于主轴31的前端311之后实施修圆工序，但在本发明中也可以不实施修圆工序，而仅为了使磨粒从结合剂突出的磨锐而实施对磨锐用修整板进行切削的磨锐工序。与修圆工序相比，因磨锐工序而使切削刀具1消耗的量较少，为1/2～1/3左右的消耗量，因此不实施修圆工序而仅实施磨锐工序，能够抑制在安装于主轴31之后对被加工物进行切削之前使切削刀具1强制消耗的量。

关于第1实施方式的切削刀具1，由于连接从刀具主体2的中央贯通孔5的内周突出的内周凸部3的前端6彼此而得的圆301与作为切刃的外周4所成的圆是同心圆，所以当使内周凸部3与固定凸缘11的刀具安装部112的刀具支承部117的外周面接触而进行安装时，起到了能够抑制外周4所成的圆的中心300与主轴31的旋转中心的错位的效果。因此，能够抑制切削刀具1安装于主轴31后的、在用于使作为切刃的外周4所成的圆的中心300与主轴31的旋转中心一致的修圆工序中使切削刀具1的外周4强制消耗的量。其结果是，能够抑制在切削刀具1安装于主轴31之后对被加工物进行切削之前使切削刀具1强制消耗的量。

并且，由于切削刀具1的内周凸部3能够变形，所以通过使所有的内周凸部3同样地相对于刀具安装部112发生变形，起到了能够可靠地对切削刀具1进行支承并且抑制修圆工序中的切削刀具1的消耗量的效果。

并且，由于第1实施方式的安装机构10将上述切削刀具1安装于主轴31的前端311，所以起到了能够抑制在修圆工序中使切削刀具1的外周4强制消耗的量的效果。

〔第2实施方式〕

根据附图对第2实施方式的切削刀具进行说明。图6是第2实施方式的切削刀具的俯视图。另外，在图6中，对与第1实施方式相同的部分赋予相同的标号来进行说明。

关于第2实施方式的图6所示的切削刀具1-2，除了刀具主体2-2由磨粒层7构成并且内周凸部3-2由不包含磨粒的结合剂层8形成以外，其他结构与第1实施方式的切削刀具1的结构相同。结合剂层8由构成刀具主体2-2的结合剂构成，不包含磨粒。

在第2实施方式的切削刀具1-2为树脂刀具、金属刀具、陶瓷刀具的情况下，通过如下方式来制造：将结合剂的粉末与磨粒等混合而使刀具主体2-2成形，并且通过结合剂的粉末等使内周凸部3-2成形，之后，对成形品进行烧结、烧制而通过磨削盘等加工成规定的尺寸。在切削刀具1-2为电铸刀具的情况下，通过公知的电铸法来制造：使磨粒分散到以构成结合剂的金属为主要成分的金属电镀液中，在该金属电镀液中配置基体金属，一边捕获磨粒一边使构成结合剂的金属在基体金属正面析出而形成刀具主体2-2，在未分散磨粒的金属电镀液中配置基体金属并使构成结合剂的金属析出而形成内周凸部3-2，使析出的构成结合剂的金属从基体金属剥离而成形为规定的形状。

通过第1实施方式的安装机构10将第2实施方式的切削刀具1-2安装于主轴31的前端311。

关于第2实施方式的切削刀具1-2，由于连接从刀具主体2-2的中央贯通孔5的内周突出的内周凸部3-2的前端6彼此而得的圆301与作为切刃的外周4所成的圆为同心圆，所以与第1实施方式同样起到了能够抑制在修圆工序中使切削刀具1-2的外周4强制消耗的量的效果。

并且，由于第2实施方式的切削刀具1-2的内周凸部3-2不包含磨粒，所以安装机构10的刀具支承部117不会被磨粒损伤。

〔变形例1〕

根据附图对第1实施方式和第2实施方式的变形例1的切削刀具进行说明。图7是第1实施方式和第2实施方式的变形例1的切削刀具的主要部分的俯视图。另外，在图7中，对与第1实施方式和第2实施方式相同的部分赋予相同的标号来进行说明。

关于变形例1的图7所示的切削刀具1-3，除了内周凸部3-3形成为在俯视观察时宽度随着从中央贯通孔5的内周朝向中心300而逐渐变窄的半圆状以外，其他结构与第1实施方式和第2实施方式的结构相同。另外，图7示出了与第2实施方式的切削刀具1-2同样地使刀具主体2-3由磨粒层7构成并使内周凸部3-3由结合剂层8形成的例子，但在本发明中，刀具主体2-3和内周凸部3-3也可以与第1实施方式同样地由磨粒层7构成。

通过第1实施方式的安装机构10将变形例1的切削刀具1-3安装于主轴31的前端311。

关于变形例1的切削刀具1-3，由于连接从刀具主体2-3的中央贯通孔5的内周突出的内周凸部3-3的前端6彼此而得的圆301与作为切刃的外周4所成的圆为同心圆，所以与第1实施方式同样，起到了能够抑制在修圆工序中使切削刀具1-3的外周4强制消耗的量的效果。

〔变形例2〕

根据附图对第1实施方式和第2实施方式的变形例2的切削刀具进行说明。图8是第1实施方式和第2实施方式的变形例2的切削刀具的主要部分的俯视图。另外，在图8中，对与第1实施方式和第2实施方式相同的部分赋予相同的标号来进行说明。

关于变形例2的图8所示的切削刀具1-4，除了内周凸部3-4形成为在俯视观察时宽度随着从中央贯通孔5的内周朝向中心300而逐渐变窄的梯形形状以外，其他结构与第1实施方式和第2实施方式的结构相同。另外，图8示出了与第2实施方式的切削刀具1-2同样地使刀具主体2-4由磨粒层7构成并使内周凸部3-4由结合剂层8形成的例子，但在本发明中，刀具主体2-4和内周凸部3-4也可以与第1实施方式同样地由磨粒层7构成。

通过第1实施方式的安装机构10将变形例2的切削刀具1-4安装于主轴31的前端311。

由于变形例2的切削刀具1-4的连接从刀具主体2-4的中央贯通孔5的内周突出的内周凸部3-4的前端6彼此而得的圆301与作为切刃的外周4所成的圆为同心圆，所以与第1实施方式同样，起到了能够抑制在修圆工序中使切削刀具1-4的外周4强制消耗的量的效果。

另外，本发明并不限定于上述实施方式和变形例。即，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形而实施。

Claims (3)

1.一种切削刀具，其是安装在固定凸缘上的圆环状的切削刀具，该固定凸缘固定于主轴的前端并具有圆柱状的刀具安装部，其中，

该切削刀具具有：

环状的刀具主体，其具有外周和中央贯通孔，该外周作为切刃，该中央贯通孔的直径比该刀具安装部的外径大、供该刀具安装部贯穿插入；以及

3个以上的具有挠性的内周凸部，它们从该中央贯通孔的内周朝向径向中心突出，前端与贯穿插入于该中央贯通孔的该刀具安装部接触而对该刀具主体进行支承，

在俯视观察时，连接该内周凸部的前端而得的圆与该刀具主体的外周所成的圆形成为同心圆，在将该切削刀具安装于该固定凸缘时，通过该切削刀具与贯穿插入的该刀具安装部的压接，该内周凸部发生变形，允许该刀具安装部的贯穿插入。

2.根据权利要求1所述的切削刀具，其中，

该刀具主体由利用结合剂将磨粒固定而得的磨粒层构成，该内周凸部由不包含磨粒的结合剂层形成。

3.一种切削刀具的安装机构，该切削刀具包含：

环状的刀具主体，其具有外周和中央贯通孔，该外周作为切刃；以及

3个以上的具有挠性的内周凸部，它们从该中央贯通孔的内周朝向径向中心突出，与该环状的刀具主体形成为一体，

该切削刀具的安装机构的特征在于，其具有：

固定凸缘，其固定于切削装置的主轴的前端，包含刀具安装部和凸缘部，其中，在该刀具安装部的外周具有外螺纹，该凸缘部在该刀具安装部的后方与该刀具安装部形成为一体；

装拆凸缘，其安装于该刀具安装部，以便与该固定凸缘的该凸缘部一起对该固定凸缘的该刀具安装部上所安装的切削刀具进行夹持；以及

固定螺母，其与该固定凸缘的外螺纹螺合而利用该固定凸缘的该凸缘部和该装拆凸缘对该切削刀具进行夹持而固定，

当使该固定螺母与该固定凸缘的外螺纹螺合而进行紧固时，该内周凸部与该刀具安装部压接而发生变形，该内周凸部对该环状刀具主体进行支承。