TW202120230A - 切削刀具之安裝方法、卸下方法及刀具把持具 - Google Patents

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Abstract

[課題]提案能夠容易地進行切削刀具對刀具架座之裝卸作業的新穎技術。 [解決手段]一種切削刀具之安裝方法，其係朝被固定於主軸之前端的刀具架座安裝切削刀具的方法，包含：把持步驟，其係以刀具把持具把持形成嵌合孔之切削刀具之轂基台；加熱步驟，其係以設置在該刀具把持具之加熱器加熱該轂基台，將該嵌合孔予以擴徑；及安裝步驟，其係在把持該切削刀具之原樣下，使該刀具把持具移動，使該刀具架座之轂部插入至該嵌合孔。

Description

切削刀具之安裝方法、卸下方法及刀具把持具
本發明係關於用以裝卸切削半導體晶圓等之被加工物的切削刀具的技術。
以往，例如專利文獻1所揭示般，已知有對半導體晶圓等之被加工物進行切削加工並予以切割的切削裝置。在該種的切削裝置，具備使被固定於刀具架座的切削刀具高速旋轉的切削手段，於切削刀具消耗之時，產生適當切削刀具的更換作業。
在專利文獻1中，係針對以簡單並且效率佳地進行標示記錄碼的切削刀具之更換作業為課題，為了對成為更換對象之切削刀具進行更換作業，僅以藉由把持部進行把持，記錄碼之資訊不需要個別專用的操作而可以確實地取得的技術予以揭示。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2009-241177號公報
[發明所欲解決之課題]
如專利文獻1所揭示的構成般，在切削刀具之貫通孔中被貫插於刀具架座之轂部的構成中，需要設計貫通孔和轂部的嵌合。
若藉由將兩者之嵌合設為間隙配合時，雖然切削刀具之裝卸作業變得容易，但是有在刀具架座及固定刀具架座的主軸，和切削刀具之軸芯產生的偏移量變大之虞，發生切削刀具偏心而無法進行高精度加工的問題。
另一方面，若藉由成為兩者緊緊地嵌合的干涉配合時，偏心之問題變少，裝卸作業則增加困難。尤其，因切削刀具之刀刃非常薄，故於施加外力之時，也有由於衝擊使得刀刃破損之虞。
依此，本發明之目的係提供能夠容易地進行切削刀具對刀具架座之裝卸作業的新穎技術。 [用以解決課題之手段]
當藉由本發明之一個觀點時，提供一種切削刀具之安裝方法，其係朝被固定於主軸之前端的刀具架座安裝切削刀具之方法，具備：把持步驟，其係以刀具把持具把持形成嵌合孔之切削刀具之轂基台；加熱步驟，其係以設置在該刀具把持具之加熱器加熱該轂基台，將該嵌合孔予以擴徑；及安裝步驟，其係在把持該切削刀具之原樣下，使該刀具把持具移動，使該刀具架座之轂部插入至該嵌合孔。
以該切削刀具之該嵌合孔之直徑被設定成在常溫時小於該轂部之直徑的值為佳。
以該安裝步驟後，藉由放置所致的自然冷卻，使該切削刀具嵌合固定於該轂部為佳。
當藉由本發明之另外的觀點時則提供一種刀具把持具，其係被使用於上述所載的切削刀具之安裝方法的刀具把持具，具備：把持部，其係與筒軸方向正交的剖面藉由間隙部構成略C字狀；及加熱器，其係被設置在該把持部之內側，碰觸於以該把持部之內周面被保持的該轂基台，該把持部係彎曲成抓住外周部而使該間隙部縮窄，以該內周部包圍該轂基台之被把持部而予以保持。
當藉由本發明之又一另外的觀點時，則提供一種切削刀具之卸下方法，其係被安裝於固定於主軸之前端的刀具架座的切削刀具之卸下方法，具備：把持步驟，其係以刀具把持具把持切削刀具之轂基台；加熱步驟，其係以設置在該刀具把持具之加熱器加熱該轂基台，將該嵌合孔予以擴徑；及卸下步驟，其係在把持該切削刀具之原樣下，使該刀具把持具移動，從該嵌合孔抽出該刀具架座之轂部。
以該切削刀具之該嵌合孔之直徑被設定成在常溫時小於該轂部之直徑的值為佳。
當藉由本發明之又另一的觀點時，則提供一種刀具把持具，其係被使用於上述所載的切削刀具之卸下方法的刀具把持具，具備：把持部，其係與筒軸方向正交的剖面藉由間隙部構成略C字狀；及加熱器，其係被設置在該把持部之內側，碰觸於以該把持部之內周面被保持的該轂基台，該把持部係彎曲成抓住外周部而使該間隙部縮窄，以該內周部包圍該轂基台之被把持部而予以保持。 [發明之效果]
當藉由本發明時，因藉由加熱，切削刀具之嵌合孔之內徑被擴徑，故可以使刀具架座之轂部流暢地插入。尤其，可以在干涉配合所致的固定之設計中，實現優良的安裝性，再者，被安裝的切削刀具的軸芯偏移難以產生，能夠進行高精度的加工。
以下適當地參照圖，針對本案發明之一實施型態予以說明。圖1所示之切削裝置1係使用圖2所示之刀具把持具60裝卸切削刀具20之裝置的例。
如圖1所示般，切削裝置1具有夾盤平台2、移動手段3、攝像手段4和切削手段5而被構成。雖然被加工物不特別被限定，例如板狀的半導體晶圓或光裝置晶圓、板狀之無機材料基板、板狀之延性材料等、板狀之各種加工材料。
夾盤平台2係吸引保持被加工物。夾盤平台2被形成圓盤狀，上面被形成在水平方向成為平行的平面。夾盤平台2之保持部係由多孔陶瓷構成，被連接於無圖示之真空吸引源。
移動手段3係在X軸方向、Y軸方向及Z軸方向中，使夾盤平台2和切削手段5相對移動者。移動手段3包含X軸移動手段3a、Y軸移動手段3b、Z軸移動手段3c而被構成。X軸移動手段3a係支持成能夠使夾盤平台2相對於本體部6在X軸方向(相當於切削進給方向)做相對移動。Y軸移動手段3b係支持成能夠使切削手段5相對於本體部6在Y軸方向(相當於分度進給方向)做相對移動。Z軸移動手段3c係支持成能夠使切削手段5相對於本體部6在Z軸方向(相當於切入進給方向)做相對移動。各移動手段3a～3c係由例如馬達、滾珠螺桿、螺帽等構成。
攝像手段4係為了將切削手段5對準調整於被加工物之分割預定線(切割道)，於切削加工前攝像切割道者。攝像手段4係例如使用CCD(Charge Coupled Device)影像感測器的攝影機等。
切削手段5係對被加工物施予切削加工者。切削手段5係如圖2所示般，具有旋轉驅動手段10、切削刀具20、刀具架座30和刀具固定螺帽40而被構成。
旋轉驅動手段10係以高速使切削刀具20旋轉驅動者。旋轉驅動手段10具備主軸11、主軸殼體12、無圖示的馬達。在主軸11之前端，刀具架座30被固定成能夠藉由架座固定螺帽50裝卸。
切削刀具20係被構成所謂的輪轂刀具者，具有以鋁合金等之金屬構成的圓環狀之轂基台21，和被形成包圍轂基台21之外周的圓環狀之切刃22而被構成。
轂基台21係用以安裝於刀具架座30之轂部34的嵌合孔24被設置在中央。嵌合孔24係在內側被貫插刀具架座30之轂部34。切刃22係由鑽石或CBN(Cubic Boron Nitride)等之磨粒，和金屬或樹脂等之黏合材(結合材)構成，被形成特定厚度。
刀具架座30具有用夾持切削刀具20之切刃22的凸緣部32，和被貫插於切削刀具20之嵌合孔24的轂部34，和刀具固定螺帽40被緊固的公螺紋36而被構成。
另外，在圖2所示的構成中，切削刀具20之嵌合孔24之內徑被設定成刀具架座30之轂部34之外徑以下，詳細如後述般，可以切削刀具21對刀具架座24干涉配合。其他，即使在切削刀具20之嵌合孔24之內徑大於刀具架座30之轂部34之外徑之情況，本發明亦能適用。
刀具固定螺帽40構成環狀，在其內周面形成與刀具架座30之公螺紋36螺合的母螺紋42。在刀具固定螺帽40之端面，以分別偏移90度之方式設置4個插銷插入孔44，被構成插入無圖示之鎖緊治具之卡合插銷，可以旋轉操作。
接著，針對利用於切削刀具之更換的刀具把持具予以說明。如圖3(A)～圖5(B)所示般，刀具把持具60具有以手指抓住而予以操作的把持部62，和加熱器64而被構成。
把持部62係藉由在筒狀構件中於筒壁之一部分形成於軸方向延伸的間隙部62s，以在與筒軸方向正交之剖面構成略C字形狀的環狀構件而被構成。把持部62可以藉由例如樹脂、金屬、橡膠或該些組合構成。
把持部62之內周面62c被構成碰觸於被形成在切削刀具20之轂基台21的轂部21a之外周面21c。
具體而言，把持部62係被構成藉由以手指抓住並施加荷重，彎曲成間隙部62s之間隙變窄而內徑縮小，內周面62c碰觸於轂部21a之外周面21c。如此一來，可以藉由刀具把持具60保持切削刀具20。轂部21a之外周面21c成為作為被把持部而發揮功能。
在把持部62之外周面62d，於圓周方向豎立設置用以使手指不會移動至切削刀具20之切刃22側的保護板62a、62a。在本實施例中，兩片保護板62a、62a在圓周方向被配置在偏移的位置，被構成在寬廣範圍手指被保護。
在把持部62之外周面62d，於筒軸方向中之保護板62a、62a之一側，即是把持切削刀具20之時，成為與切削刀具20相反側之側，形成用以擺放手指之握把部62b。在本實施例中，藉由構成表面構成連續的波形，成為在凹陷之處容易收放手指的構成。
加熱器64係由具有加熱面之薄片狀構件構成，被固定於設置在把持部62之內側之複數處的卡止部62k、62k。加熱器64在本實施例中，可以以經由電源線62m(圖3(A))被供電且被加熱的矽加熱器構成。
如圖5(A)所示般，加熱器64係在把持切削刀具20之狀態，碰觸於切削刀具20之轂基台21之轂部21a之端面21b者，碰觸的面作為加熱器面64h而被構成。
如圖5(B)所示般，在加熱器64，形成於切削刀具20之安裝時，用以成為能夠插通刀具架座30之轂部34的插通孔64a。
接著，針對構成上述般之刀具把持具60之使用方法予以說明。
首先，如圖4所示般，將切削刀具20之轂基台21之轂部21a插入至把持部62之內側，並且以手指抓住握把部62b而施加荷重，依此保持切削刀具20，成為圖5(A)所示的狀態。
接著，如圖5(A)所示般，藉由通電加熱器64加熱切削刀具20之轂基台21。加熱器64之通電的ON/OFF操作例如可以成為在加熱器64被連接於切削裝置1(圖1)之控制裝置之情況，藉由操作該控制裝置之介面來進行的構成。在加熱器64不與切削裝置連接而作為獨立裝置被構成之情況，可以藉由對來自無圖示之電源的供電適當進行ON/OFF操作來進行。
如此一來，藉由加熱器64對切削刀具20進行加熱，依此轂基台21之溫度上升，隨此嵌合孔24之內徑被擴大。
接著，如圖5(A)、圖5(B)所示般，使切削刀具20之嵌合孔24對向於刀具架座30之轂部34之位置，以轂部34被插入至嵌合孔24之方式，使刀具把持具60移動。此時，因嵌合孔24之內徑藉由加熱被擴大，故可以使轂部34流暢地插入。另外，即使在切削刀具20之嵌合孔24之內徑大於刀具架座30之轂部34之外徑之情況，藉由嵌合孔24之內徑被擴大，能夠流暢地進行切削刀具20之裝卸。
如圖5(B)所示般，直至切刃22碰觸至刀具架座30之凸緣部32之位置，使切削刀具20移動之後，藉由鬆開施加在刀具把持具60之力，釋放轂基台21之保持，使刀具把持具60與切削刀具20分離而予以退避。
如上述般，進行刀具把持具60所致的切削刀具20之安裝。之後，如圖2所示般，藉由將刀具固定螺帽40締結於刀具架座30之公螺紋36，完成與切削刀具20之安裝有關的所有工程。
另外，即使在切削刀具20之嵌合孔24和刀具架座30之轂部34之間，藉由過盈量大的干涉配合固定切削刀具20的構成，或藉由設置在刀具架座30側的吸引保持機構固定切削刀具20的構成等，即使在不使用刀具固定螺帽40之構成中也同樣可以進行利用刀具把持具60之切削刀具20的安裝。
以上，雖然針對切削刀具20之安裝予以說明，但是在卸下切削刀具20之情況，藉由加熱器64加熱轂基台21而擴大嵌合孔24之內徑以作為圖5(B)之狀態，依此可以從轂部34流暢地卸下切削刀具20。
在本發明之切削刀具之安裝方法中，因嵌合孔24之內徑藉由加熱被擴大，故可以使轂部34流暢地插入。尤其，可以在藉由干涉配合所致的固定之設計中，實現優良的安裝性，再者，被安裝的切削刀具的軸芯偏移難以產生，能夠進行高精度的加工。
以如圖5(A)、圖5(B)所示般，切削刀具20之嵌合孔24之直徑被設定成常溫時小於轂部34之直徑的值為佳。在此情況，成為執行干涉配合所致之固定的設定，成為能夠優良的安裝性，和高精度的加工。
再者，如圖5(B)所示般，於安裝步驟後，藉由放置所致的自然冷卻，使切削刀具20嵌合固定於轂部34。在此情況，例如亦能夠實現省略刀具固定螺帽40(圖2)之切削刀具20的固定方法。
在本發明之切削刀具之卸下方法中，因嵌合孔24之內徑藉由加熱被擴大，故可以從轂部34流暢抽出。尤其，在執行干涉配合所致之固定的設計中，可以實現優良的卸下性。
1:切削裝置 5:切削手段 10:旋轉驅動手段 11:主軸 12:主軸殼體 20:切削刀具 21:轂基台 21a:轂部 21b:端面 21c:外周面 22:切刃 24:嵌合孔 30:刀具架座 32:凸緣部 34:轂部 36:公螺紋 40:刀具固定螺帽 42:母螺紋 44:插銷插入孔 50:架座固定螺帽 60:刀具把持具 62:把持部 62a:保護板 62b:握把部 62c:內周面 62d:外周面 62k:卡止部 62s:間隙部 64:加熱器 64a:插通孔 64h:加熱器面
[圖1]為針對利用本發明之切削裝置之一實施型態而予以表示的斜視圖。 [圖2]為表示切削手段之構成的分解斜視圖。 [圖3](A)為刀具把持具之前視圖，(B)為刀具把持具之後視圖。 [圖4]為表示以刀具把持具把持切削刀具之狀態的斜視圖。 [圖5](A)為表示保持切削刀具之狀態的一部分剖面側視圖，(B)為將切削刀具安裝於轂部之狀態的一部分剖面側視圖。
20:切削刀具
21:轂基台
21a:轂部
21b:端面
21c:外周面
22:切刃
24:嵌合孔
60:刀具把持具
62:把持部
62a:保護板
62b:握把部
62c:內周面
62d:外周面
62k:卡止部
62s:間隙部
64:加熱器
64a:插通孔

Claims (7)

  1. 一種切削刀具之安裝方法，其係朝被固定於主軸之前端的刀具架座安裝切削刀具的方法，具備： 把持步驟，其係以刀具把持具把持形成嵌合孔之切削刀具之轂基台； 加熱步驟，其係以設置在該刀具把持具之加熱器加熱該轂基台，將該嵌合孔予以擴徑；及 安裝步驟，其係在把持該切削刀具之原樣下，使該刀具把持具移動，使該刀具架座之轂部插入至該嵌合孔。
  2. 如請求項1之切削刀具之安裝方法，其中 該切削刀具之該嵌合孔之直徑被設定成常溫時小於該轂部之直徑的值。
  3. 如請求項2之切削刀具之安裝方法，其中 在該安裝步驟後，藉由放置所致的自然冷卻，使該切削刀具嵌合固定於該轂部。
  4. 一種刀具把持具，其係被使用於如請求項1至3中之任一項之切削刀具之安裝方法的刀具把持具，具備： 把持部，其係與筒軸方向正交的剖面藉由間隙部構成略C字狀；及 加熱器，其係被設置在該把持部之內側，碰觸於以該把持部之內周面被保持的該轂基台， 該把持部係彎曲成抓住外周部而使該間隙部縮窄，以該內周部包圍該轂基台之被把持部而予以保持。
  5. 一種切削刀具之卸下方法，其係被安裝於主軸之前端的刀具架座的切削刀具之卸下方法，具備： 把持步驟，其係以刀具把持具把持切削刀具之轂基台； 加熱步驟，其係以設置在該刀具把持具之加熱器加熱該轂基台，將該嵌合孔予以擴徑；及 卸下步驟，其係在把持該切削刀具之原樣下，使該刀具把持具移動，從該嵌合孔抽出該刀具架座之轂部。
  6. 如請求項5之切削刀具之卸下方法，其中 該切削刀具之該嵌合孔之直徑被設定成常溫時小於該轂部之直徑的值。
  7. 一種刀具把持具，其係被使用於如請求項5或6之切削刀具之卸下方法的刀具把持具，具備： 把持部，其係與筒軸方向正交的剖面藉由間隙部構成略C字狀；及 加熱器，其係被設置在該把持部之內側，碰觸於以該把持部之內周面被保持的該轂基台， 該把持部係彎曲成抓住外周部而使該間隙部縮窄，以該內周部包圍該轂基台之被把持部而予以保持。
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