專利名稱：切削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切削裝置，特別涉及一種能夠防止切削屑附著在被加工物表面上的切削裝置。
背景技術(shù)：
例如，在半導(dǎo)體設(shè)備制造工序中，由在大致圓板形的半導(dǎo)體晶片等被加工物表面上形成為格子狀的街區(qū)(切斷線)所劃分的多個(gè)區(qū)域上形成IC、LSI等電路，通過沿著街區(qū)分割形成了該電路的各個(gè)區(qū)域而制造半導(dǎo)體芯片。這樣制造的半導(dǎo)體芯片被包裝并被廣泛地用于便攜電話和個(gè)人電腦等電氣設(shè)備中。
作為分割這種半導(dǎo)體晶片等被加工物的分割裝置，一般使用切削裝置作為切割裝置。該切削裝置通過一面旋轉(zhuǎn)具有一般由金剛石磨粒組成的切削磨具部的切削刀片，一面使該切削刀片沿著街區(qū)進(jìn)行相對(duì)地切削進(jìn)給，從而進(jìn)行切削。
可是，在這種切削裝置中，在切削刀片高速旋轉(zhuǎn)以切削加工被加工物之際，切削刀片和被加工物之間產(chǎn)生的摩擦熱成為導(dǎo)致切削刀片過早磨耗或破損以及在被加工物的切削槽中產(chǎn)生切削屑等的因素。為此，采用向切削刀片或加工點(diǎn)供給切削液(切削水等)，將其冷卻的方法。
因?yàn)楣┙o至加工點(diǎn)的切削液與切削加工所產(chǎn)生的切削屑一起作為廢液流出到被加工物的表面上，所以就有該切削屑附著到被加工物的表面上的危險(xiǎn)。特別地，在被加工物是CCD(電荷耦合器件)或C-MOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等攝像元件的情況下，由附著的切削屑會(huì)損害攝像元件的功能。存在這種問題，即一旦上述切削屑附著在該被加工物的表面上，即使在上述切削加工后的洗凈工序(旋轉(zhuǎn)器(spinner)洗凈等)中也不能容易地剝離附著的切削屑(參見實(shí)開平5-41144號(hào)公報(bào))。
由于這種理由，在特開平4-74607號(hào)公報(bào)中提出一種切削裝置，其在切削液因切削刀片的旋轉(zhuǎn)而飛散的一側(cè)設(shè)有從被加工物的表面將含有切削屑的切削液的廢液分離并排出的排出引導(dǎo)部件，以防止切削屑附著在被加工物的表面上。
但是，在上述特開平4-74607號(hào)公報(bào)中記載的發(fā)明中，雖然在切削液的廢液因切削刀片的旋轉(zhuǎn)而飛散的一側(cè)、也就是說切削刀片在加工點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)防止了切削屑附著在被加工物的表面上，但是，沒有考慮從切削刀片的兩側(cè)面?zhèn)攘鞒龅暮星邢餍嫉膹U液。
的確，雖然考慮到切削屑在切削刀片于加工點(diǎn)中的旋轉(zhuǎn)方向上最飛散，但是，因?yàn)椴⒎撬星邢餍純H在該方向側(cè)飛散，所以，由從切削刀片的兩側(cè)面?zhèn)攘鞒龅暮星邢餍嫉膹U液，也存在切削屑附著在被加工物的表面上的問題。
一般來說，在切削裝置利用切削刀片將被加工物切削成色子塊兒狀的情況下，以在全部切削了第一方向的切削線(第一切削線)之后、全部切削與第一方向正交的第二方向的切削線(第二切削線)的順序進(jìn)行。但是，在切削第一切削線之后，在切削正交的第二切削線之際，因?yàn)橛傻谝磺邢骶€的切削而已經(jīng)形成了槽的第一方向的切削槽沿著切削刀片的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊姆较蜓由?，所以，一旦切削屑從切削刀片的兩?cè)面?zhèn)攘鞒?，則流出的切削屑就易于堆積在上述第一方向的切削槽中。結(jié)果，就存在更加難以除去切削屑的問題。
而且，如果在由這種切削裝置分割后的半導(dǎo)體芯片上附著了切削屑的狀態(tài)下直接移動(dòng)到后續(xù)工序，則這種切削屑落在制品的電路上，成為引起制品不良的原因。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型改良的切削裝置，其能夠可靠地防止切削屑附著在被加工物的表面上。
為解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的觀點(diǎn)，提供一種一種切削裝置，具有切削刀片，被安裝在主軸的頂端部，用來切削被加工物；切削液供給機(jī)構(gòu)，向上述切削刀片和上述被加工物的加工點(diǎn)供給切削液；以及刀片蓋，覆蓋上述切削刀片的外周地被配置。
上述切削裝置的特征在于，還具有切削屑控制機(jī)構(gòu)，在切削刀片的主軸軸向兩側(cè)夾持切削刀片地被相對(duì)配置，并從切削刀片的兩側(cè)向與被加工物的表面的加工點(diǎn)僅相隔預(yù)定距離的位置噴射液體；切削屑控制機(jī)構(gòu)，通過上述液體的噴射，使由被加工物的切削所產(chǎn)生的切削屑不在主軸軸向上飛散地在切削刀片的兩側(cè)形成有沿著切削方向的液體壁，并且，通過噴射的液體的流動(dòng)，使切削屑與被加工物的表面隔離開來。
這樣，由切削屑控制機(jī)構(gòu)從切削刀片的兩側(cè)向從被加工物的表面上的加工點(diǎn)僅相隔預(yù)定距離的位置噴射液體，而形成液體壁，由此，能夠防止含有切削屑的廢液向切削刀片的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛄鞒?。而且，由于通過由切削屑控制機(jī)構(gòu)噴射的液體的流動(dòng)，將切削屑從被加工物的表面隔離開來，由此，能夠?qū)趶U液中的切削屑的大部分引導(dǎo)排出至切削屑排出機(jī)構(gòu)。因此，能夠可靠地防止切削屑附著在被加工物的表面，結(jié)果就能夠防止不良制品的產(chǎn)生。
此外，上述一對(duì)切削屑控制機(jī)構(gòu)最好相對(duì)于被加工物的表面和切削刀片平行地延伸設(shè)置。
通過這樣構(gòu)成切削屑控制機(jī)構(gòu)，就更好地防止含有切削屑的廢液向切削刀片的正面?zhèn)鹊姆较蚝捅趁鎮(zhèn)鹊姆较蛄鞒?。通過由切削屑控制機(jī)構(gòu)噴射的液體的流動(dòng)，能夠?qū)⑶邢餍紡谋患庸の锏谋砻娓綦x開來。
而且，上述液體噴射口最好是在相對(duì)于被加工物的表面和切削刀片平行的方向上延伸的連續(xù)直線狀狹縫。
該狹縫是例如寬度為0.1～2.0mm的、與切削方向大致平行的直線狀狹縫，最好由連續(xù)的直線形成。如果形成為斷續(xù)的狹縫或縱向上的多個(gè)狹縫，由于切削方向上液體供給不均勻，則降低了去除切削屑的效果。
此外，還具有支持部件，被安裝在上述刀片蓋的被加工物的加工點(diǎn)的切削刀片的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，用來支持切削屑控制機(jī)構(gòu)；在支持部件的內(nèi)部設(shè)有切削屑排出機(jī)構(gòu)，該切削屑排出機(jī)構(gòu)具有排出導(dǎo)向部，使通過切削屑控制機(jī)構(gòu)從被加工物的表面隔離開來的切削屑排出地進(jìn)行引導(dǎo)；含有切削屑的廢液在附著到被加工物的表面之前，憑借因切削刀片的旋轉(zhuǎn)而使廢液飛散的力，而被從排出導(dǎo)向部排出。
由此，含有切削屑的廢液由與支持部件一體構(gòu)成的切削屑排出機(jī)構(gòu)導(dǎo)出，就能夠容易地從被加工物的表面上去除含有切削屑的廢液，其中，該支持部件位于通過切削刀片的旋轉(zhuǎn)而使切削液飛散的一側(cè)。特別地，在切削第一切削線之后，在切削第二切削線的情況下，由于從加工點(diǎn)產(chǎn)生的切削屑不沿著第一切削線的切削槽擴(kuò)展，而是由切削屑排出機(jī)構(gòu)導(dǎo)出，并排出到支持部件的外部，因此能夠可靠地防止切削屑附著在被加工物的表面。
而且，在上述支持部件上還設(shè)有切削屑除去機(jī)構(gòu)，該切削屑除去機(jī)構(gòu)具有包圍上述刀片的外周地形成的排出側(cè)槽部；在上述排出側(cè)槽部上配置有排出側(cè)噴射口，該排出側(cè)噴射口將切削液噴射到上述切削刀片的外周的兩側(cè)面。
這樣，通過向切削刀片的外周部供給切削液，能夠遮斷切削時(shí)存在于切削刀片的外周上的含有切削屑的切削液的回流，并通過從接近切削刀片的位置相對(duì)于回流直接噴射切削液，使得回流的流動(dòng)遮斷。此外，由于切削液從排出側(cè)噴射口碰撞到切削刀片的正面和背面的回流而發(fā)生渦流，切削液中含有的切削屑易于成為與排出側(cè)噴射口的槽部發(fā)生碰撞的狀態(tài)，因此促進(jìn)了切削屑的去除。更進(jìn)一步，由于利用從排出側(cè)噴射口供給的切削液而充滿了由排出側(cè)槽部的壁面與切削刀片形成的狹小空間，因此由充滿該空間內(nèi)的切削液妨礙了回流，就越發(fā)提高了遮斷回流的效果。
此外，上述切削屑控制機(jī)構(gòu)和上述切削屑除去機(jī)構(gòu)最好一體地安裝在支持部件上。
這樣，由于通過改進(jìn)安裝了切削屑控制機(jī)構(gòu)的支持部件，并一體安裝切削屑除去機(jī)構(gòu)，幾乎不需要用于設(shè)置切削屑除去機(jī)構(gòu)的額外空間，因此，不用改變切削刀片蓋的大小。
而且，上述切削屑除去機(jī)構(gòu)還具有形成在支持部件內(nèi)部的排出路徑；該排出路徑最好構(gòu)成為能夠?qū)那邢餍伎刂茩C(jī)構(gòu)的液體噴射口噴射的液體和從切削液除去裝置的排出側(cè)噴射口噴射的切削液排出到外部。
該排出路徑由形成于支持部件內(nèi)部的多個(gè)隔壁和排出導(dǎo)向部所分隔出的空間形成。由此，通過將上述隔壁設(shè)置在支持部件的內(nèi)部，能夠阻擋流入支持部件內(nèi)部的切削液，從而使含有切削屑的切削液沒有擴(kuò)散到周圍。
此外，上述切削液供給機(jī)構(gòu)可以是，被設(shè)置在上述刀片蓋的與被加工物的加工點(diǎn)中切削刀片的旋轉(zhuǎn)方向相反的一側(cè)，向包圍切削刀片的外周地形成的供給側(cè)槽部內(nèi)供給切削液，并形成供給側(cè)槽部，以便能夠使供給到供給側(cè)槽部的切削液憑借切削刀片的旋轉(zhuǎn)力從供給側(cè)槽部向包含加工點(diǎn)的范圍排出。
這時(shí)，上述供給側(cè)槽部可以是，包括第一供給側(cè)槽部和第二供給側(cè)槽部，該第一供給側(cè)槽部形成為比切削刀片的直徑大的同心圓的圓弧狀，該第二供給側(cè)槽部與第一供給側(cè)槽部的切削刀片的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)連續(xù)地形成；第二供給側(cè)槽部被形成為將從第二供給側(cè)槽部排出的切削液供給到含有加工點(diǎn)的范圍，第二供給側(cè)槽部被形成為具有與第一供給側(cè)槽部不同的中心的圓弧狀，或者被形成為相對(duì)于被加工物的加工面具有預(yù)定角度的直線狀。
這樣，由于形成在切削液供給部件上的槽部的形狀通過上述方法形成，其不受被加工物的厚度或切削刀片的旋轉(zhuǎn)速度的影響，能夠可靠地向被加工物的加工點(diǎn)供給切削液。因此，由于抑制了加工點(diǎn)處的溫度上升，且抑制了在切削槽的緣部城市的裂紋和屑的大小，能夠提高切削刀片的切削品質(zhì)。此外，由于易于進(jìn)行被加工物的切削，所以，能夠加快切削速度(使切削刀片行進(jìn)的進(jìn)給速度)，制品的生產(chǎn)率得到提高。
而且，最好，在上述供給側(cè)槽部配置有相對(duì)于切削刀片的外周的兩側(cè)面噴射切削液的多個(gè)供給側(cè)噴射口；多個(gè)供給側(cè)噴射口被配置成，距離加工點(diǎn)越近，切削液的噴射量越多。
這樣，通過距加工點(diǎn)越近的噴射口流量變多大并噴射大量的切削液，能夠有效地對(duì)加工點(diǎn)供給切削液。具體地說，例如，使多個(gè)供給側(cè)噴射口從下方向上方連通地配設(shè)著將切削液供給到供給側(cè)噴射口的切削液供給路徑，使得切削液從下方向上方流動(dòng)等，由此，能夠使供給側(cè)噴射口越靠近加工點(diǎn)，流量就越多。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種切削裝置，其防止含有切削屑的廢液從切削刀片的兩側(cè)面流出，且能夠?qū)谠搹U液中的切削屑的大部分引導(dǎo)到切削屑排出機(jī)構(gòu)并排出。因此，能夠可靠地防止切削屑附著在被加工物的表面，結(jié)果，就能夠防止不良制品的產(chǎn)生。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的切割裝置的整體構(gòu)成的立體圖。
圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的切削單元的構(gòu)成的主視圖。
圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的液體供給噴嘴的視圖，圖3(a)是其主視圖，圖3(b)是其后視圖。
圖4是由表示Y-Z平面切斷本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的液體供給噴嘴后的剖面圖。
圖5是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削單元中的切削屑的流動(dòng)的說明圖。
圖6是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削單元中的廢液的排出動(dòng)作的主視圖。
圖7是用于說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削單元中的廢液的排出動(dòng)作的主要部分的放大圖。
圖8是示出構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削屑除去機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的立體圖。
圖9是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削屑除去機(jī)構(gòu)中的含有切削液的廢液排出通路的剖面立體圖。
圖10是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削液供給部件的外觀和內(nèi)部構(gòu)成的立體圖。
圖11是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的切削供給部件向被加工物的加工點(diǎn)供給切削液的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖12是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的算出切削屑控制機(jī)構(gòu)的液體噴射口的每個(gè)角度的噴嘴能力的圖表。
圖13是對(duì)噴射的液體與被加工物的表面沖撞的位置與加工點(diǎn)的距離、以及噴嘴能力進(jìn)行比較的圖表。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖將詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形態(tài)。
再者，在本說明書和附圖中，具有實(shí)質(zhì)上同一功能構(gòu)成的構(gòu)成元件利用同一附圖標(biāo)記表示，并省略其重復(fù)敘述。
首先，基于圖1說明有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的作為切削裝置的一個(gè)示例的切割裝置10的整體構(gòu)成。此外，圖1是示出有關(guān)本實(shí)施形態(tài)的切割裝置10的整體構(gòu)成的立體圖。
如圖1所示，切割裝置10例如主要設(shè)有作為保持被加工物12的保持機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例的卡盤工作臺(tái)15、作為切削加工被加工物12的切削裝置的切削單元20、切削單元移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)和卡盤工作臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。
被加工物12例如是形成多個(gè)CCD或C-MOS等的攝像元件的基板、形成多個(gè)半導(dǎo)體電路的半導(dǎo)體晶片等。該被加工物12例如以通過晶片帶13被支持在框架14上的狀態(tài)被載置在卡盤工作臺(tái)15上。
卡盤工作臺(tái)15例如是上面略平坦的圓盤狀工作臺(tái)，在其上面設(shè)置真空卡盤(未示出)?？ūP工作臺(tái)15真空吸附并穩(wěn)定地保持該真空卡盤上載置的被加工物12。
切削單元20設(shè)有裝在主軸(spindle)的頂端部的切削刀片22。該切削單元20一邊利用主軸使得切削刀片23高速旋轉(zhuǎn)，一邊切入被加工物20，從而切削被加工物12形成極薄的切口(切槽)。
切削單元移動(dòng)機(jī)構(gòu)使得切削單元20沿著Y軸方向移動(dòng)。該Y軸方向是相對(duì)切削方向(X軸方向)直行的水平方向，與延設(shè)在切削單元20內(nèi)的主軸的軸向一致。通過使切削單元20沿著Y軸方向移動(dòng)，能夠?qū)⑶邢鞯镀?2的刃尖對(duì)位在被加工物12的切削位置(切削線)。而且，該切削單元移動(dòng)機(jī)構(gòu)也使得切削單元20沿著Z軸方向(垂直方向)移動(dòng)。由此，能夠調(diào)整切削刀片22對(duì)被加工物12切入的深度。
卡盤工作臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)在切削加工時(shí)使得保持著被加工物12的卡盤工作臺(tái)15沿著切削方向(X軸方向)往復(fù)移動(dòng)，使得切削刀片22的刃尖以直線軌跡作用于被加工物12。
這種構(gòu)造的切割裝置10通過一邊使高速旋轉(zhuǎn)的切削刀片22切入被加工物12，一邊使得切削單元20和卡盤工作臺(tái)15相對(duì)移動(dòng)，能夠切削被加工物12的格子狀配置的多條切削線(街區(qū))。由此，能夠切割加工被加工物12，將其分割為多個(gè)芯片。
接下來，將根據(jù)圖2詳細(xì)說明本實(shí)施形態(tài)涉及的切削單元20的構(gòu)成。而且，圖2是示出本實(shí)施形態(tài)涉及的切削單元20的主視圖。
如圖2所示，切削單元20例如主要設(shè)有刀削被加工物12的切削刀片22、裝著切削刀片22的主軸24、通過覆蓋在切削刀片22的外周而配設(shè)的刀片蓋26、向切削刀片22和加工點(diǎn)供給切削液的切削液供給部件30、在切削刀片22的兩側(cè)夾持切削刀片22并相對(duì)配置的切削屑控制噴嘴40、安裝在刀片蓋26上并支持切削屑控制噴嘴40的支持部件50、連接在支持部件50上的排出部件60和與排出部件60連接的排出輔助部件62。
切削刀片22例如具有用結(jié)合劑與金剛石等的磨粒結(jié)合而形成的極薄的切削磨具，例如通過圖中未示出的固定機(jī)構(gòu)(螺栓或螺母等)將其固定在主軸24的頂端部。在本實(shí)施形態(tài)中，該切削刀片22例如通過由配置在刀片外周部的環(huán)形切削磨具部和與支持該切削磨具部的基臺(tái)部一體構(gòu)成的半刀片構(gòu)成。但是，不限于該示例，作為切削刀片可以采用環(huán)形切削磨具即所謂橡皮圈(washer)刀片，通過用凸緣夾持其兩側(cè)，附著在主軸24上而構(gòu)成。
此外，主軸24例如是用來將電動(dòng)機(jī)(未示出)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞給切削刀片22的旋轉(zhuǎn)軸，能夠使所安裝的切削刀片22以例如30,000rpm高速旋轉(zhuǎn)。該主軸的大部分雖然由可旋轉(zhuǎn)地支持主軸24的主軸套(未示出)覆蓋，但是其頂端部從主軸套露出，上述切削刀片22等安裝在該頂端部上。而且，該主軸24延設(shè)在相對(duì)于切削方向(X軸方向)直行的Y軸方向上。
刀片蓋26設(shè)置得覆蓋切削刀片22的外周，并固定在主軸套的頂端部。該刀片蓋26在保護(hù)切削刀片22的同時(shí)，防止伴隨著切削加工的切削液或切削屑、破損的切削刀片22的破片等飛散到切削單元20的外部。該刀片蓋26安裝在支持部件40上。
切削液供給部件30設(shè)在刀片蓋26的與切削刀片22在加工點(diǎn)中的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)的一側(cè)，也就是說設(shè)在X軸正方向側(cè)，是利用切削刀片22的旋轉(zhuǎn)力向被加工物12的加工點(diǎn)供給切削液的部件。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為通過切削刀片22向被加工物12的加工點(diǎn)供給切削液的機(jī)構(gòu)，不采用在上述加工點(diǎn)附近從切削刀片22的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)裙┙o切削液的一對(duì)切削液供給噴嘴，而是將切削液供給部件30設(shè)置在覆蓋切削刀片22的刀片蓋26上，在從被加工物12的加工點(diǎn)看到的情況下，與切削刀片22的旋轉(zhuǎn)方向相反的一側(cè)即X軸正方向側(cè)。而且，切削刀片22的正面就是切削刀片22的側(cè)面中主軸24的軸方向頂端側(cè)(Y軸正方向側(cè))的側(cè)面，另一方面，切削刀片22的背面就是主軸24的軸方向內(nèi)側(cè)(Y軸負(fù)方向側(cè))的側(cè)面。
此外，在本發(fā)明的切削單元中，作為通過切削刀片22向被加工物12的加工點(diǎn)供給切削液的機(jī)構(gòu)，也可以不采用本實(shí)施形態(tài)的切削液供給機(jī)構(gòu)，而是像現(xiàn)有技術(shù)那樣，設(shè)置在加工點(diǎn)附近從切削刀片22的正面?zhèn)群捅砻鎸庸┙o切削液的一對(duì)切削液供給噴嘴。
切削屑控制噴嘴40是從切削刀片22的兩側(cè)向與被加工物12的表面12a中的加工點(diǎn)相隔預(yù)定距離的位置噴射液體(例如，純水等)的切削屑控制機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例。如圖2所示，切削屑控制噴嘴40例如是鄰接在切削刀片22的下部且大致水平地配設(shè)的直線狀噴嘴。該切削屑控制噴嘴40在切削刀片22的兩側(cè)面?zhèn)?正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)?夾持該切削刀片22地相對(duì)配置。各個(gè)切削屑控制噴嘴40例如設(shè)有液體噴射口(未未出)，從該液體噴射口向與被加工物12的表面12a中的加工點(diǎn)相隔預(yù)定距離的位置噴射液體，其中，所述液體噴射口是在與切削刀片22相對(duì)的一側(cè)沿著相對(duì)于被加工物12的表面12a和切削刀片22平行的方向上延伸的直線狀噴嘴。并且，切削屑控制噴嘴40是本實(shí)施形態(tài)的切削單元20的特征的構(gòu)成要素，在以后將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)敘述。
支持部件50是支持上述切削屑控制噴嘴40的支持部件，在切削液因切削刀片22的旋轉(zhuǎn)而飛散的一側(cè)(也就是說，在加工點(diǎn)中的切削刀片22旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，圖2的示例中示出在切削刀片22的左側(cè))，與切削刀片22的外周相對(duì)地配置。
在支持部件50的下部的切削刀片22的一側(cè)，安裝著上述一對(duì)切削屑控制噴嘴40，支持部件50支持該一對(duì)切削屑控制噴嘴40。在支持部件50的上部設(shè)有與圖中未示出的液體供給源(例如，工場設(shè)備的水道設(shè)備等)連接的兩個(gè)液體供給口48。在支持部件50的內(nèi)部形成例如為L字形的液體供給通路42，該液體供給通路42將該兩個(gè)液體供給口48和上述一對(duì)切削屑控制噴嘴40分別連通。通過這種構(gòu)造，從各個(gè)液體供給口48流入的液體流過各個(gè)液體供給通路42并供給到各個(gè)切削屑控制噴嘴40，從各個(gè)切削屑控制噴嘴40的液體噴射口向與被加工物12的表面12a中的加工點(diǎn)僅相隔預(yù)定距離的位置噴射液體。
在本實(shí)施形態(tài)的支持部件50上設(shè)有切削屑除去機(jī)構(gòu)(以后作詳細(xì)敘述)或切削屑排出機(jī)構(gòu)，其中，該切削屑除去機(jī)構(gòu)用來除去切削時(shí)附著在切削刀片的外周部的切削屑，該切削屑排出機(jī)構(gòu)具有將切削加工中使用的切削液的廢液中所含有的切削屑引導(dǎo)排出的排出導(dǎo)向部72。
本實(shí)施形態(tài)的切削屑排出機(jī)構(gòu)由廢液排出口70構(gòu)成，該廢液排出口70通過沿著X軸方向貫通支持部件50地貫通形成在支持部件50內(nèi)。廢液排出口70在加工點(diǎn)中的切削刀片22的旋轉(zhuǎn)方向的背后形成于切削液的廢液易于通過切削刀片22的旋轉(zhuǎn)力飛散的地方。該廢液排出口70的切削刀片22側(cè)是切削屑的廢液入口，另一方面，廢液排出口70的與切削刀片22相反的一側(cè)是該廢液的出口，與上述排出部件60連通。
更詳細(xì)地說，這種廢液排出口70的下面是排出導(dǎo)向部72，該廢液排出口70在切削刀片22一側(cè)的下端部是廢液排出口74。
排出導(dǎo)向部72例如是向切削刀片22向下方傾斜的傾斜導(dǎo)向面。該排出導(dǎo)向部72引導(dǎo)上述廢液的排出，并使之流到排出部件60內(nèi)。廢液排出口74是配置在上述排出導(dǎo)向部72在切削刀片22一側(cè)的頂端(即，排出導(dǎo)向部72和支持部件50的底面的接合部)的斷面成銳角狀的部分。該廢液排出口74在廢液因切削刀片22的旋轉(zhuǎn)而飛散的一側(cè)，與切削刀片22和被加工物12相鄰接地定位。該廢液排出口74有助于將加工點(diǎn)附近的被加工物12的表面12a上的廢液聚起并導(dǎo)出到排出導(dǎo)向部72。
這種排出導(dǎo)向部72和廢液排出口74利用通過上述切削刀片22的旋轉(zhuǎn)而使廢液飛散的力，使被加工物12的表面12a上的廢液直接從該被加工物12的表面12a排出。
此外，排出部件60是安裝在支持部件50上的管狀部件。而且，排出輔助部件62是自由脫離地接合在該排出部件60上的管狀部件。如圖10所示，該排出部件60和排出輔助部件62具有作為將從上述支持部件50的廢液排出口70流入的廢液D不與被加工物12接觸地向外部排出的排出路徑的功能。該排出輔助部件62在X軸方向的長度無論切削刀片22在被加工物12的切削時(shí)位于X軸方向的哪一個(gè)位置，都可調(diào)整為使得排出的廢液D不與被加工物12接觸的長度。
接下來，根據(jù)圖2、圖3和圖4，詳細(xì)說明作為本實(shí)施形態(tài)的切削單元20的特征的構(gòu)成要素的切削屑控制噴嘴40的構(gòu)成。并且，圖3是示出本實(shí)施形態(tài)的切削屑控制噴嘴40的視圖，圖3(a)是主視圖，圖3(b)是后視圖，圖4是示出本實(shí)施形態(tài)的切削屑控制噴嘴40在YZ平面被截?cái)嗪蟮钠拭鎴D。
如上所述，切削屑控制噴嘴40是從切削刀片22的兩側(cè)向與被加工物12的表面12a中的加工點(diǎn)相隔預(yù)定距離d的位置W噴射液體的切削屑控制機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例，且其夾持切削刀片22地相對(duì)配置在切削刀片22的兩側(cè)面?zhèn)?正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)?。該切削屑控制噴嘴40設(shè)有使從外部的液體供給源(未示出)所供給的液體通過其內(nèi)部的液體供給通路42。此外，切削屑控制噴嘴40例如設(shè)有液體噴射口44，該液體噴射口44是在與切削刀片22相對(duì)的一側(cè)在相對(duì)于被加工物12的表面12a和切削刀片22平行的方向上延伸的直線狀狹縫。切削屑控制噴嘴40從液體噴射口44向與被加工物12的表面12a中的加工點(diǎn)僅相隔預(yù)定距離d的位置W噴射液體，從而使從該液體噴射口44所噴射的液體的行進(jìn)方向(圖4中用虛線示出的方向)與相對(duì)于被加工物12的表面12a的垂線(圖4中用一點(diǎn)劃線示出)之間的夾角為θ。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，不使用過去那樣的從切削刀片22的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)裙┙o液體的一對(duì)切削屑控制噴嘴，為使通過切削加工被加工物12所產(chǎn)生的切削屑以包含在切削液(廢液)中的狀態(tài)不從切削刀片22的兩側(cè)(正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)?的方向流出，使用在距加工點(diǎn)相隔預(yù)定距離的位置形成液體壁的切削屑控制機(jī)構(gòu)。也就是說，本實(shí)施形態(tài)的切削屑控制噴嘴40作為抑制廢液流出的機(jī)構(gòu)，并且是能夠?qū)⒓庸c(diǎn)附近的切削屑處于從被加工物的表面上浮的狀態(tài)的部件。
也就是說，本實(shí)施形態(tài)的一對(duì)切削屑控制噴嘴40不象過去那樣地使液體噴射口44的出口朝向被加工物12與切削刀片22接觸的加工點(diǎn)，而是朝向在切削刀片22的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛏吓c加工點(diǎn)相隔預(yù)定距離d的被加工物表面12的表面12a。
具體地說，一對(duì)切削屑控制噴嘴40相對(duì)于被加工物12的表面12a和切削刀片22大致并行地配置，各自配置在距被加工物12的表面12a、2～20mm的高度位置。而且，噴射液體的液體噴射口44分別設(shè)置得朝向切削刀片22，從而，從該液體噴射口44所噴射的液體的行進(jìn)方向和相對(duì)于該被加工物12的表面12a的垂線間的角度θ例如設(shè)置在23度至72度的范圍內(nèi)，使從液體噴射口44噴射的液體在距離被加工物12的加工點(diǎn)1mm至6mm的位置，特別優(yōu)選在2mm至4mm范圍的位置W撞擊到被加工物12的表面12a上。
此外，液體噴射口44形成為相對(duì)于被加工物12的表面和切削刀片22平行方向延伸的直線形狹縫。該狹縫例如是寬度為0.1～2.0mm的略微平行于切削方向的直線形狹縫，最好是由連續(xù)的直線形成的狹縫。如果被形成為斷續(xù)的狹縫或縱方向的多個(gè)狹縫，則由于在切削方向中的液體供給不均勻，因而，除去切削屑的效果下降。
通過配置這種液體噴射口44，在能夠抑制含有通過切削被加工物12所產(chǎn)生的切削屑的切削液(廢液)從切削刀片22的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛄鞒龅耐瑫r(shí)，通過從液體噴射口44噴射的液體的流動(dòng)，能夠使切削屑處于與被加工物12的表面12a隔離的狀態(tài)。
以下，將根據(jù)圖5詳細(xì)說明有關(guān)這種切削屑控制噴嘴40的動(dòng)作等。圖5是示出切削屑在本實(shí)施形態(tài)的切削單元20中的流動(dòng)的說明圖。
在現(xiàn)有的切削單元中，在利用切削刀片切削第一方向的切削線(第一切削線)之后，在切削與第一方向正交的第二方向上的切削線(第二切削線)的情況下，切削第二切削線所產(chǎn)生的切削屑從通過切削第二切削線形成的切斷槽(G2，參考圖5)上浮到被加工物的上面，由于含有該切削屑的廢液沿著由切削第一切削線所形成的切斷槽(G1，參考圖5)向切削刀片的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛄鞒?，因此，切削屑附著在被加工物的表面上?br> 在本實(shí)施形態(tài)的切削單元20中，在由切削刀片22切削第一切削線之后，示出切削屑在切削與第一切削線正交的第二切削線的情況下的流動(dòng)。在該情況，由于切削屑控制機(jī)構(gòu)40的液體噴射口44向著斜下方(被加工物的表面)地噴射液體，因而所噴射的液體撞擊到由切削第一切削線所形成的切斷槽G1的底面上。此外，由上所述，由于液體噴射口44形成為相對(duì)于被加工物12的表面和切削刀片22平行的方向延伸的直線形狹縫，因而由從液體噴射口44噴射的液體在切削刀片的兩側(cè)沿著切削方向形成液體壁W3。因此，與現(xiàn)有技術(shù)不同，由于含有來自切斷槽G2的切削屑的廢液D由上述液體壁而阻礙向切削刀片22的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较虻囊苿?dòng)，其不能沿著上述切斷槽G1向切削刀片22的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛄鞒觥?br> 此外，通過從液體噴射口44噴射的液體的流動(dòng)，上述切削屑如圖5箭頭所示那樣向與被加工物12的表面隔離的位置移動(dòng)。而且，由于切削屑控制機(jī)構(gòu)40絕不從切削刀片22的兩側(cè)將液體供給到被加工物的表面和切削屑之間，因而，能夠始終使切削屑位于與被加工物隔開的位置。而且由從切削屑控制機(jī)構(gòu)40供給的液體，與上述液體壁的外側(cè)的水面W1的高度相比，液體壁內(nèi)側(cè)的水面W2的高度較高。為此，能夠使切削屑容易地從被加工物的表面隔離開來，并能夠更可靠地排出切削屑。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，從切削屑控制噴嘴40供給的液體雖然是假想的等同于切削液的純水，但不限于純水。
接下來，根據(jù)圖6和圖7詳細(xì)說明有關(guān)使用設(shè)在支持部件50中的切削液排出機(jī)構(gòu)排出廢液D的排出操作。而且，圖6是示出本實(shí)施形態(tài)的切削單元20中的廢液的排出操作的主視圖，圖7是用來說明本實(shí)施形態(tài)的切削單元20中的廢液D的排出操作的主要部分的放大圖。
如圖6和圖7所示，在切削加工時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的切削刀片22的下端(刃尖)一邊相對(duì)于被加工物12切入，一邊通過所述切削液供給部件30向著切削刀片22的下部和加工點(diǎn)噴射·供給切削液。而且，一邊通過該切削液冷卻切削刀片22和加工點(diǎn)，一邊用切削刀片22切削被加工物12，從而形成切削槽G1、G2。結(jié)果，在加工點(diǎn)附近，由切削刀片22切削被加工物12所生成的切削屑混入從切削液供給部件30供給的切削液中，形成廢液D。這時(shí)，切削屑浮游在該廢液D中，沒有附著在被加工物12的表面12a上。而且，廢液D是用切削刀片22切削加工被加工物12所生成的切削屑混入到由上述切削液供給部件30在加工點(diǎn)所供給的切削液或由上述切削屑控制噴嘴40供給的液體中而形成的液體。
含有這樣的切削屑的廢液D利用高速旋轉(zhuǎn)的切削刀片22的旋轉(zhuǎn)力使其向切削刀片22的旋轉(zhuǎn)方向側(cè)(圖6和7中的左側(cè))移動(dòng)，并朝向該方向飛散。結(jié)果，利用該廢液D飛散的力，該廢液D由位于上述支持部件50的下端部頂端的廢液排出口74從被加工物12的表面12a聚起地流入廢液排出口70內(nèi)，進(jìn)一步，通過一邊由排出導(dǎo)向部72引導(dǎo)一邊上升到排出引導(dǎo)部72上，從而流入到上述排出部件60內(nèi)，并被排出。
這時(shí)，從切削屑控制噴嘴40的液體噴射口44向距離由切削刀片22切削加工的加工點(diǎn)預(yù)定距離的位置噴射液體(例如水)。由此，含有切削屑的廢液D沒有沿著切斷槽G1向著切削刀片22的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛄鞒觥４送?，通過從液體噴射口44噴射的液體的流動(dòng)，切削屑浮出到離開被加工物12的表面的位置。而且，離開被加工物12的表面的含有切削屑的廢液D隨著由切削刀片22的旋轉(zhuǎn)所生成的液流向著加工點(diǎn)的切削刀片22的旋轉(zhuǎn)方向側(cè)(圖6、圖7的左側(cè))流動(dòng)，經(jīng)過廢液排出口74，上升至排出導(dǎo)向部72，從而排出到排出部件60。
此外，由上所述，通過從切削屑控制噴嘴40供給的液體，與上述液體壁的外側(cè)的水面W1的高度相比，液體壁的內(nèi)側(cè)的水面W2的高度更高，而且，包含在廢液D中的大部分切削屑通過來自液體噴射口44的液流存在與水面W2的表面附近的從被加工物12的表面離開的位置處。而且，由于為排出廢液D的廢液排出口74設(shè)置為比水面W1的高度高且比水面W2的高度低的高度，因而含有大部分切削屑的廢液D利用排出導(dǎo)向部72能夠容易地排出到支持部件50的外部。也就是說，通過利用由切削刀片22的旋轉(zhuǎn)生成的液流，將含有切削屑的廢液D導(dǎo)出到廢液排出口74，在通過切削屑控制噴嘴40將其從被加工物12的表面離開的狀態(tài)下，控制其不能擴(kuò)散，從而能夠從被加工物12的表面上容易地除去容易被排出的切削屑。另一方面，由于幾乎不含切削屑的液體的水面W1在比廢液排出口74低的位置，不能通過排出導(dǎo)向部72排出到支持部件50的外部，而殘留在被加工物12的表面。
因此，含有切削屑的廢液D由切削屑排出機(jī)構(gòu)引導(dǎo)，能夠從被加工物12的表面容易地除去含有切削屑的廢液D，其中，該切削屑排出機(jī)構(gòu)與位于切削液因切削刀片22的旋轉(zhuǎn)而飛散的一側(cè)的支持部件50一體構(gòu)成。特別地，在切削了第一切削線之后，在切削第二切削線的情況，由于沿著第一切削線的切削槽從加工點(diǎn)所產(chǎn)生的切削屑如圖7黑色箭頭所示通過切削屑排出機(jī)構(gòu)引導(dǎo)，排出到支持部件50的外部，因此，能夠防止切削屑附著在被加工物12的表面上。
由上所述，含有切削屑的廢液D在切削屑附著到被加工物12的表面12a上之前，從被加工物12的表面12a回收，并通過排出部件60和排出輔助部件62從排出導(dǎo)向部72排出到外部。這時(shí)，由于排出輔助部件62的X軸方向的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述被加工物12的長度，因而切削加工中的切削刀片22即使移動(dòng)到被加工物12上的任意位置，從排出輔助部件62排出的廢液D也不能接觸到被加工物12。
但是，該排出輔助部件62雖然在被加工物12的尺寸比較小(例如2英寸左右)時(shí)有效，但是，如果被加工物12的尺寸比較大(例如8英寸左右以上)，則排出輔助部件62就變得過長，且難以支持，而且，出現(xiàn)廢液D停滯在排出輔助部件62內(nèi)且難以適當(dāng)?shù)嘏懦龅那闆r。
因此，在這種情況下，取代上述排出輔助部件62，最好設(shè)置由吸引泵等構(gòu)成的吸引機(jī)構(gòu)(未示出)，以及將該吸引機(jī)構(gòu)和排出部件60連通的管狀的連接部件(未示出)。通過這種構(gòu)成，由于通過吸引機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑦B接部件內(nèi)的廢液D強(qiáng)制地吸引排出，即使在被加工物12較大的情況下，廢液D也能夠適當(dāng)?shù)嘏懦?。此外，通過交換上述排出輔助部件62和連接部件，并可連接在排出部件60上，使用同一個(gè)支持部件50，能夠?qū)?yīng)多種較大的被加工物12。
而且，由上所述，在本實(shí)施形態(tài)中，設(shè)置用來除去附著在切削刀片22的外周部的切削屑、使切削屑不附著在被加工物12的表面的切削屑除去機(jī)構(gòu)。
因此，根據(jù)圖2、圖8和圖9說明本實(shí)施形態(tài)的切削屑除去機(jī)構(gòu)。而且，圖8是示出本實(shí)施形態(tài)的切削屑除去機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的立體圖，圖9是示出本實(shí)施形態(tài)的切削屑除去機(jī)構(gòu)中的含有切削屑的廢液的排出通路59的剖面立體圖。
如圖8和圖9所示，本實(shí)施形態(tài)的切削屑除去機(jī)構(gòu)由排出側(cè)槽部52、排出側(cè)噴射口54、切削屑供給通路56、隔壁58和排出路徑59等構(gòu)成。
排出側(cè)槽部52包圍切削刀片的外周地大致V字形狀地形成在支持部件50的與切削刀片22相對(duì)的一側(cè)(X軸正方向側(cè))。進(jìn)一步，在該排出側(cè)槽部52的多個(gè)地方，配設(shè)著與切削刀片22的外周的兩側(cè)面(正面和背面)相對(duì)且直接接觸地供給切削液的一對(duì)排出側(cè)噴射口54a～54c(以下總稱為“排出側(cè)噴射口54”)。如圖8所示，該對(duì)排出側(cè)噴射口54a～54c配置在能夠從相對(duì)于切削刀片22的外周的正面和背面大致垂直的方向(Y軸方向)噴射切削液的位置，在高度方向上配置在多個(gè)位置(本實(shí)施形態(tài)中為3個(gè)地方)。不特別限定該排出側(cè)噴射口54a～54c的個(gè)數(shù)，能夠根據(jù)切削條件(例如，轉(zhuǎn)速等)來自由選擇個(gè)數(shù)。
此外，設(shè)有排出側(cè)噴射口54的排出側(cè)槽部52的形狀雖然不限于本實(shí)施形態(tài)中的大致V字形，但是，考慮到在從排出側(cè)噴射口54噴射的切削液碰撞到切削刀片22，且切削液充滿排出側(cè)槽部52和切削刀片22之間的空間的情況下，大致V字形的形狀使得切削屑撞擊到排出側(cè)槽部52的壁上，易于從后述的排出通路(參考圖4)排出到外部，最好設(shè)置為V字形。
此外，由于考慮到如果排出側(cè)噴射口54和切削刀片22之間的距離不到1mm，則由于從排出側(cè)噴射口54噴射并撞擊到切削刀片22上而彈回的切削液返回到排出側(cè)噴射口54，因而不能有效地噴射切削液，如果超過5mm，則由于切削液的水壓較弱，回流遮斷效果不充分，因此，排出側(cè)噴射口54和切削刀片22之間的距離最好設(shè)在1～5mm的范圍內(nèi)。
此外，切削液供給通路56形成在支持部件50內(nèi)部，一端與排出側(cè)噴射口54連通，另一端與設(shè)在支持部件50外部的切削液供給源(未示出)連接。
切削液供給通路56包括第一路徑562、第二路徑564、一對(duì)第三路徑566、一對(duì)第四至第六路徑568a～568c，該第四至第六路徑568a～568c各自與排出側(cè)噴射口54a～54c連通。如圖3的箭頭所示，首先，從上述切削液供給源供給的切削液在沿垂直方向向下流到第一路徑562之后，在第一路徑562和第二路徑564的接合部向著水平方向的右方(切削刀片22一側(cè))流動(dòng)。通過第二路徑564的一部分切削液通過第四路徑568，并從排出側(cè)噴射口54a噴射。此外，沒有流向第四路徑568a的殘留切削液經(jīng)由第三路徑566流經(jīng)第五、第六路徑568b、568c，各自從排出側(cè)噴射口54b、54c噴射。
這樣，在從排出側(cè)噴射口54a～54c噴射切削液之際，由于從下方向上方供給切削液，距加工點(diǎn)越近的噴射口能夠供給越多的流量，且能夠有效地遮斷含有切削屑的回流的流動(dòng)。也就是說，例如，在整體流量為1.2L/分時(shí)，供給側(cè)噴射口54a～54c的流量最好各自為0.5L/分、0.4L/分和0.3L/分。
通過由此供給的切削液，能夠遮斷在切削時(shí)存在于切削刀片22的外周上的含有切削屑的切削液的回流，并能夠針對(duì)從切削刀片22附近的位置的回流直接噴射切削液，以遮斷回流的流動(dòng)。此外，由來自排出側(cè)噴射口54的切削液因碰上切削刀片22的正面和背面的回流而發(fā)生渦流，包含在切削液中的切削屑成為易于與排出側(cè)噴射口54的V字形的排出側(cè)槽部52沖撞的狀態(tài)，因此就促進(jìn)了切削屑的去除。而且，設(shè)計(jì)多個(gè)存在一對(duì)排出側(cè)噴射口54的區(qū)域，能夠進(jìn)一步提高回流遮斷效果。此外，供給的切削液由于充滿由排出側(cè)槽部52的壁面和切削刀片22形成的狹小空間，更加提高了回流遮斷效果。
這種遮斷回流流動(dòng)的結(jié)果是，含有切削屑的切削液(廢液)在通過從排出側(cè)噴射口54噴出的切削液接觸到切削刀片22之后，接觸到大致V字形的排出側(cè)槽部52的壁，從位于該排出側(cè)槽部52的槽的上方或者下方的空間排出。如圖9所示，從排出側(cè)槽部52排出的廢液通過排出路徑59排出到支持部件50的外部，該排出路徑59形成于支持部件50內(nèi)部，由兩個(gè)隔壁58、58和后述的排出導(dǎo)向部72分隔開。這時(shí)，通過設(shè)置在支持部件50內(nèi)部的隔壁58，阻擋流入支持部件50的內(nèi)部的切削液，并使含有切削屑的廢液不在周圍擴(kuò)散。
如上所述，由于通過除去附著在切削刀片22的外周部的切削屑，能夠抑制在切削槽的緣部發(fā)生裂紋或屑的大小，因此，能夠提高切削刀片22的切削品質(zhì)。此外，由于易于進(jìn)行被加工物12的切削，也能夠提高切削速度(使切削刀片22行進(jìn)的送給速度)，并提高制品的生產(chǎn)率。
而且，在本實(shí)施形態(tài)中，切削屑除去機(jī)構(gòu)與用來支持切削屑控制噴嘴40的支持部件50一體地構(gòu)成。也就是說，支持部件50為在上側(cè)與切削屑除去機(jī)構(gòu)一體構(gòu)成且在下側(cè)安裝了切削屑控制噴嘴40的構(gòu)造。這樣，切削屑除去機(jī)構(gòu)改進(jìn)了安裝有切削屑控制噴嘴40的支持部件50，由于其與支持部件50一體構(gòu)成，因而不必需要設(shè)置空間，且不需改變刀片蓋26的大小。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，作為向利用切削刀片22加工被加工物12的加工點(diǎn)供給切削液的供給機(jī)構(gòu)，不是如同現(xiàn)有的一對(duì)切削液供給噴嘴(硅噴嘴)，而是設(shè)置切削液供給部件30。
因此，根據(jù)圖2、圖10以及圖11詳細(xì)說明本實(shí)施形態(tài)的切削液供給部件30。并且，圖10是示出本實(shí)施形態(tài)的切削液供給部件30的外觀和內(nèi)部構(gòu)成的立體圖，圖11是示出本實(shí)施形態(tài)的切削液供給部件30向被加工物12的加工點(diǎn)M供給切削液的結(jié)構(gòu)的說明圖。
如圖2和圖10所示，在基體部32的與切削刀片22相對(duì)的一側(cè)(X軸正方向一側(cè))，包圍切削刀片22的外周的一部分地形成了例如大致為V字形的供給側(cè)槽部33。此外，在該槽部33，多個(gè)地方(在本實(shí)施例中5個(gè))形成有與切削刀片22的外周的兩側(cè)面(正面和背面)相對(duì)的用來噴射切削液的一對(duì)供給側(cè)噴射口34(34a～34e)。由此，從切削刀片22的兩側(cè)面?zhèn)?正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)?供給切削液時(shí)，由于因切削刀片22的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣流在外周附近的兩側(cè)面上最強(qiáng)，因而易于通過氣流擠出切削液。
此外，由于考慮到如果供給側(cè)噴射口34和切削刀片22之間的距離不足1mm，因從供給側(cè)噴射口34噴射并碰撞到切削刀片22上而彈回的切削液返回到供給側(cè)噴射口，因而不能有效地噴射切削液，如果超過5mm，則從供給側(cè)噴射口34噴射的切削液由于氣流而彈開，因此，供給側(cè)噴射口34和切削刀片22之間的距離最好在1～5mm的范圍內(nèi)。
此外，在基體部32的內(nèi)部，形成了一端與供給側(cè)噴射口34連通的切削液供給通路36，切削液供給通路36的另一端，通過插入供給孔38a的軟管連接部38與設(shè)在切削液供給部件30外部的切削液供給源(未示出)連接。
切削液供給通路36包括第一路徑362、第二路徑364、一對(duì)第三路徑366、一對(duì)第四路徑368和一對(duì)第五至第九路徑369a～369e，該第五至第九路徑369a～369e各自連通在供給側(cè)噴射口34a～34e。如圖10的箭頭所示，從上述切削液供給源供給的切削液首先在沿垂直向下方向流到第一路徑362之后，在第一路徑362和第二路徑364的接合部沿著水平方向左右分支，流到第三路徑366。流過第三路徑366的一部分切削液流過第五路徑369a，從供給側(cè)噴射口34a噴射。此外，沒有流到第五路徑369a的殘留的切削液經(jīng)由第四路徑368流過第六至第九路徑369b～369e，從各個(gè)供給側(cè)噴射口34b～34e噴射。
這樣，在從供給側(cè)噴射口34噴射切削液之際，通過從下方向上方供給切削液，越靠下方側(cè)的(加工點(diǎn)M附近)噴射口能夠噴射的切削液的流量越多。也就是說，例如，在整個(gè)流量是1.5L/分時(shí)，供給側(cè)噴射口34a～34e的流量各自最好是0.5L/分、0.4L/分、0.2L/分和0.1 L/分。由這樣，由于越接近加工點(diǎn)M的供給側(cè)噴射口34，流量越多，能夠有效地向加工點(diǎn)M供給切削液。
另一方面，由于利用氣流推出供給到槽內(nèi)部的切削液，出于加速切削液的目的，供給側(cè)槽部33可以設(shè)置成切削刀片22的同心圓的圓弧狀的槽，以圍繞該切削刀片22的外周。但是，供給側(cè)槽部33作為切削刀片22的同心圓的圓弧狀的槽的情況下，從供給側(cè)槽部33的頂端部(加工點(diǎn)附近一側(cè)的端部)送出的切削液沒有到達(dá)加工點(diǎn)M，而是供給到被加工物12的表面上。在這種狀態(tài)下，在被加工物12的厚度較厚(例如，400μm以上)的情況下，即使切削液供給到被加工物12的表面上，該切削液也不能到達(dá)加工點(diǎn)M。
由于這種理由，在本實(shí)施形態(tài)中，在從供給側(cè)槽部33的頂端部送出切削液時(shí)，為了切削液直接供給到加工點(diǎn)S，特別重視供給側(cè)槽部33的頂端部附近的形狀。
具體地說，例如，如圖11所示，在上述供給側(cè)槽部33由第一供給側(cè)槽部332和第二供給側(cè)槽部334形成的情況，第二供給側(cè)槽部334能夠形成為中心與第一供給側(cè)槽部332不同的圓的圓弧形(QR)，以便供給到供給側(cè)槽部33的切削液被送到包含加工點(diǎn)M的范圍內(nèi)，其中，第一供給側(cè)槽部332形成為比切削刀片22的直徑大的同心圓的圓弧(PQ)形，第二供給側(cè)槽部334形成得與第一供給側(cè)槽部332的切削刀片22的旋轉(zhuǎn)方向的一側(cè)相連。也就是說，第二供給側(cè)槽部334在形成為具有與第一供給側(cè)槽部332不同中心的圓的圓弧形的情況，供給側(cè)槽部33的形狀可以通過在構(gòu)成第二供給側(cè)槽部334的圓弧QR的端部即R點(diǎn)的切線L1和從供給側(cè)槽部33上面?zhèn)鹊捻敹瞬考碨點(diǎn)引出的與切線L1平行的切線L2之間包含加工點(diǎn)M，設(shè)定其圓弧直徑的大小或弧長。
此外，供給側(cè)槽部33不限于如上所述的包括兩個(gè)連續(xù)的圓弧狀的第一供給側(cè)槽部332和第二供給側(cè)槽部334的構(gòu)成，也可以是三個(gè)以上的連續(xù)的圓弧上的槽，構(gòu)成得使下側(cè)的頂端部即R點(diǎn)的切線和從供給側(cè)槽部33的上面?zhèn)鹊捻敹瞬考碨點(diǎn)引出的與上述切線平行的直線包含加工點(diǎn)M。
此外，供給側(cè)槽部33的頂端部附近的形狀例如可以是向加工點(diǎn)M直接供給切削液的形狀，例如，也可以形成為與和切削刀片22同心圓的圓弧形槽連續(xù)的直線形槽。這種情況下，雖然切削液沿著直線形槽的延長方向送出，由于加工點(diǎn)M位于該送出的切削液的上面和下面之間，能夠調(diào)整相對(duì)于直線槽的加工面的角度或長度。
由本發(fā)明人等的研究表明，利用上述的切削液供給部件30，對(duì)加工點(diǎn)供給切削液的能力是原來的三倍以上。因此，不增加切削液的水量，也能夠提高在加工點(diǎn)對(duì)切削刀片和被加工物的冷卻效果，同時(shí)能夠提高將在加工點(diǎn)所產(chǎn)生的切削屑推動(dòng)流出的效率。
以下，雖然通過實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明的范圍不限于下述實(shí)施例。
以下求出液體噴射口的角度和噴射后液體的撞擊位置。
與作為本發(fā)明的切削屑控制機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例的一對(duì)液體供給噴嘴相關(guān)的是，因?yàn)橄鄬?duì)決定了距離被加工物的表面的高度、供給的液體量以及狹縫的大小等，但是不限于該范圍。但是，關(guān)于噴射液體的液體噴射口的角度和從液體噴射口噴射的液體撞擊到被加工物的表面上的撞擊位置，在其他條件相同時(shí)，存在適當(dāng)考慮的范圍。因此，以下，根據(jù)圖12和圖13，說明該液體噴射口的角度和從液體噴射口噴射的液體撞擊到被加工物表面上的撞擊位置的適當(dāng)范圍。
為了調(diào)查利用本發(fā)明的切削屑控制機(jī)構(gòu)防止切削屑附著在被加工物的表面上的能力，利用模擬試驗(yàn)來解析被加工物的表面的切削水壓力分布。模擬試驗(yàn)使用3次元撞擊流體構(gòu)造解析程序(MSC.Dytran)，通過在構(gòu)造物的模塊化中使用的拉格朗日區(qū)域中的有限要素法和流體模塊化中使用的歐拉區(qū)域中的有限體積法進(jìn)行解析，并使用作為時(shí)間積分法的陽解法。根據(jù)使用模擬試驗(yàn)的解析結(jié)果判定的本發(fā)明的液體供給噴嘴的切削屑附著防止能力的比較結(jié)果在圖12和圖13中示出。
圖12是作為液體噴射口的角度以外的最適合條件，對(duì)每個(gè)切削屑控制機(jī)構(gòu)(液體供給噴嘴)的液體噴射口的角度，計(jì)算噴嘴能力的圖表。噴射角度在下側(cè)垂直時(shí)的角度是0度，并表示在切削刀片一側(cè)傾斜時(shí)的角度(從液體噴射口噴射的液體的行進(jìn)方向和垂直于被加工物的表面的垂線之間的角度)，假設(shè)其為橫軸。圖表中的線用虛線示出的一方表示包含在廢液中的切削屑通過從噴嘴噴射的液體而上浮到廢液的表面上的能力，實(shí)線示出的一方表示在加工點(diǎn)一側(cè)將含有切削屑的廢液推出的能力。而且，縱軸以本實(shí)施例的噴嘴的能力為2.0時(shí)的比率表示噴嘴的能力。
圖13是一般在從噴嘴噴射的液體撞擊到被加工物的表面的位置與加工點(diǎn)的距離以外的條件下，將從噴嘴噴射的液體撞擊到被加工物的表面的位置與加工點(diǎn)間的距離和噴嘴能力相比較的圖表。橫軸表示噴射的液體碰撞在被加工物的表面上的位置與加工點(diǎn)之間的距離。圖表中的線中，用虛線表示的是在供給到加工點(diǎn)的切削液與切削屑一同在切削刀片的側(cè)面?zhèn)葦U(kuò)展時(shí)，突破由噴射切削液的液體形成的液體壁的概率，用實(shí)線表示的是在切削液與切削屑一同擴(kuò)展時(shí)，該切削液在被加工物的表面上的接觸面積。
如圖12所示，如果參照用虛線表示的圖表和用實(shí)線表示的圖表，關(guān)于含有切削屑的液體的浮上能力，液體噴射口的角度雖然一旦狹縫角度超過70度就減半，但是，在23度至72度的范圍內(nèi)，原來的切削屑飛散的比例減小，原來的噴嘴(通過硅噴嘴只是向加工點(diǎn)供給切削液)具有相當(dāng)好的保持能力。
此外，如圖13所示，在本實(shí)施例中，含有切削屑的液體突破液體壁的概率為，越離開加工點(diǎn)，該概率就越低，特別是在1mm前后該概率急遽降低。相反地，含有切削粉的液體在被加工物表面上的接觸面積則隨加工點(diǎn)間的距離越小，接觸面積也變小。在原來的硅噴嘴中，雖然切削液在被加工物的表面上的接觸面積為300mm2的左右，但是，含有切削屑的液體突破液體壁的比概率降低，包含在接觸的切削液中的切削屑也變少，考慮到最好在1至6mm的范圍內(nèi)能夠減輕切削屑附著在被加工物的表面上的情況，從上述模擬試驗(yàn)的結(jié)果，特別是最好在2至4mm的范圍內(nèi)。
下文，將對(duì)利用作為比較例的原來的切削裝置加工被加工物(硅晶片)后的切削屑的附著狀態(tài)和利用作為本實(shí)施例的切削裝置加工被加工物后的切削屑附著狀態(tài)進(jìn)行比較后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行介紹，其中，在原來的切削裝置上替換上述實(shí)施形態(tài)的一對(duì)液體供給噴嘴(切削屑控制機(jī)構(gòu))而構(gòu)成本實(shí)施例的切削裝置。
通過下述示出的切削條件，利用顯微鏡的暗視野，使光點(diǎn)上浮，分別在被加工物的中央部和端部進(jìn)行攝像。
用比較例的切削液供給機(jī)構(gòu)供給2.3L/min流量的切削液(純水)，以切削刀片的旋轉(zhuǎn)速度為3000rpm、切削刀片的進(jìn)給速度為50mm/sec進(jìn)行硅晶片的切削加工。
替換比較例的切削裝置的噴嘴，安裝了本實(shí)施例的一對(duì)液體供給噴嘴(切削屑控制機(jī)構(gòu))。一對(duì)液體供給噴嘴各自配置在距作為被加工物的硅晶片的表面高度為2.0mm的位置處，噴出液體的液體噴射口設(shè)置得各自從水平方向向下40度的角度地朝向切削刀片，設(shè)計(jì)成向著距硅晶片的加工點(diǎn)2.5mm的硅晶片的表面噴射液體。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果、攝像表明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切削裝置，和比較例的原來的切削裝置的噴嘴相比，在硅晶片的端部和中央部，本實(shí)施例中在被加工物的表面上的切削屑的附著量(以分散點(diǎn)附著的光點(diǎn))減輕到大約1/10的程度。
以上，雖然參照

的本發(fā)明的適當(dāng)實(shí)施例，但是，本發(fā)明不限于上述的示例。如果本領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求書范圍中記載的范圍內(nèi)想到的各種變形例或者修正例都是顯而易見的，因此，可以了解，這也當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，在上述的實(shí)施形態(tài)中，雖然以作為切削裝置的切割裝置10的示例進(jìn)行舉例說明，但本發(fā)明不限于該示例。例如，也可以是使用由主軸24而高速旋轉(zhuǎn)的切削刀片22對(duì)被加工物12進(jìn)行切削加工的裝置，例如也可以是進(jìn)行切割加工以外的切削加工的各種切削裝置。
此外，在上述實(shí)施例中，雖然使用狹縫作為切削屑控制機(jī)構(gòu)的液體噴射口44，但是，如果能夠防止含有切削屑的廢液向切削刀片22的正面?zhèn)确较蚝捅趁鎮(zhèn)确较蛄鞒龅脑?，該狹縫的大小、從狹縫噴射的角度以及從狹縫噴射的液體流量不限于在上述實(shí)施例所限定的那些，而可以做任意地變更。
此外，在上述實(shí)施例中，雖然為除去附著在切削刀片22的外周上的切削屑而設(shè)置了切削屑除去機(jī)構(gòu)，但是，也不必一定設(shè)置該切削屑除去機(jī)構(gòu)。
此外，在上述實(shí)施例中，作為向切削刀片22和加工點(diǎn)M供給切削液的切削液供給機(jī)構(gòu)，雖然使用了切削液供給部件30，但是，不限于此，例如象以往的那樣，也可以使用在切削刀片22的加工點(diǎn)附近的兩側(cè)面?zhèn)壬吓湓O(shè)的一對(duì)切削液供給噴嘴，即所謂的硅噴嘴。在這種情況，考慮到在一起使用該硅噴嘴和切削屑控制噴嘴40情況下，例如，能夠相對(duì)于硅噴嘴沿著上下方向或者水平方向并列地設(shè)置切削屑控制噴嘴40。
此外，在上述實(shí)施形態(tài)中，雖然為除去附著在切削刀片22的外周部上的切削屑而設(shè)置了切削屑除去機(jī)構(gòu)，但是，也可不必設(shè)置該切削屑除去機(jī)構(gòu)。但是為了更加可靠地防止切削屑附著在被加工物12的表面上，最好設(shè)置該切削屑除去機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明可適用于切削裝置，特別適用于可防止切削屑附著在被加工物的表面上的切削裝置。
權(quán)利要求
1.一種切削裝置，具有切削刀片，被安裝在主軸的頂端部，用來切削被加工物；切削液供給機(jī)構(gòu)，向所述切削刀片和所述被加工物的加工點(diǎn)供給切削液；以及刀片蓋，覆蓋所述切削刀片的外周地被配置；其特征在于，該切削裝置還具有切削屑控制機(jī)構(gòu)，在上述切削刀片的上述主軸軸向兩側(cè)夾持上述切削刀片地被相對(duì)配置，并從上述切削刀片的兩側(cè)向與上述被加工物的表面的上述加工點(diǎn)僅相隔預(yù)定距離的位置噴射液體；上述切削屑控制機(jī)構(gòu)，通過上述液體的噴射，使由上述被加工物的切削所產(chǎn)生的切削屑不在上述主軸軸向上飛散地在上述切削刀片的兩側(cè)形成有沿著切削方向的液體壁，并且，通過上述噴射的液體的流動(dòng)，使上述切削屑與上述被加工物的表面隔離開來。
2.如權(quán)利要求1所述的切削裝置，其特征在于，上述一對(duì)切削屑控制機(jī)構(gòu)相對(duì)于上述被加工物的表面和上述切削刀片平行地被延伸設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的切削裝置，其特征在于，上述液體噴射口是在相對(duì)于上述被加工物的表面和上述切削刀片平行的方向上延伸的直線狀狹縫。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的切削裝置，其特征在于，還具有支持部件，被安裝在上述刀片蓋的上述被加工物的加工點(diǎn)的上述切削刀片的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，用來支持上述切削屑控制機(jī)構(gòu)；在上述支持部件的內(nèi)部設(shè)有切削屑排出機(jī)構(gòu)，該切削屑排出機(jī)構(gòu)具有排出導(dǎo)向部，使通過上述切削屑控制機(jī)構(gòu)從上述被加工物的表面隔離開來的上述切削屑排出地進(jìn)行引導(dǎo)；含有上述切削屑的廢液在附著到上述被加工物的表面之前，憑借因上述切削刀片的旋轉(zhuǎn)而使上述廢液飛散的力，而被從上述排出導(dǎo)向部排出。
5.如權(quán)利要求4所述的切削裝置，其特征在于，在上述支持部件上還設(shè)有切削屑除去機(jī)構(gòu)，該切削屑除去機(jī)構(gòu)具有包圍上述刀片的外周地形成的排出側(cè)槽部；在上述排出側(cè)槽部上配置有排出側(cè)噴射口，該排出側(cè)噴射口將切削液噴射到上述切削刀片的外周的兩側(cè)面。
6.如權(quán)利要求5所述的切削裝置，其特征在于，上述切削屑控制機(jī)構(gòu)和上述切削屑除去機(jī)構(gòu)一體地被安裝在上述支持部件上。
7.權(quán)利要求5或6所述的切削裝置，其特征在于，上述切削屑除去機(jī)構(gòu)還具有形成于上述支持部件內(nèi)部的排出路徑；上述排出路徑將從上述切削屑控制機(jī)構(gòu)的上述液體噴射口噴射的液體和從上述切削屑除去機(jī)構(gòu)的上述排出側(cè)噴射口噴射的切削液排出到外部。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的切削裝置，其特征在于，上述切削液供給機(jī)構(gòu)被設(shè)置在上述刀片蓋的與上述被加工物的加工點(diǎn)中上述切削刀片的旋轉(zhuǎn)方向相反的一側(cè)，向包圍上述切削刀片的外周地形成的供給側(cè)槽部內(nèi)供給切削液，并形成上述供給側(cè)槽部，以便能夠使供給到上述供給側(cè)槽部的切削液憑借上述切削刀片的旋轉(zhuǎn)力從上述供給側(cè)槽部向包含上述加工點(diǎn)的范圍排出。
9.如權(quán)利要求8所述的切削裝置，其特征在于，上述供給側(cè)槽部包括第一供給側(cè)槽部和第二供給側(cè)槽部，該第一供給側(cè)槽部形成為比上述切削刀片的直徑大的同心圓的圓弧狀，該第二供給側(cè)槽部與上述第一供給側(cè)槽部的上述切削刀片的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)連續(xù)地形成；上述第二供給側(cè)槽部被形成為將從上述第二供給側(cè)槽部排出的切削液供給到含有上述加工點(diǎn)的范圍，上述第二供給側(cè)槽部被形成為具有與上述第一供給側(cè)槽部不同的中心的圓弧狀，或者被形成為相對(duì)于上述被加工物的加工面具有預(yù)定角度的直線狀。
10.如權(quán)利要求8或9所述的切削裝置，其特征在于，在上述供給側(cè)槽部配置有相對(duì)于上述切削刀片的外周的兩側(cè)面噴射切削液的多個(gè)供給側(cè)噴射口；上述多個(gè)供給側(cè)噴射口被配置成，距離上述加工點(diǎn)越近，切削液的噴射量越多。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠可靠地防止切削屑附著在被加工物的表面上的切削裝置。本發(fā)明的切削裝置具有切削刀片、向切削刀片和被加工物的加工點(diǎn)供給切削液的切削液供給機(jī)構(gòu)、覆蓋切削刀片的外周地配設(shè)的刀片蓋，還具有切削屑控制機(jī)構(gòu)，其在切削刀片的主軸軸向兩側(cè)上夾持切削刀片地相對(duì)配置，并從切削刀片的兩側(cè)向從上述被加工物的表面的上述加工點(diǎn)僅相隔預(yù)定距離的位置噴射液體，該切削屑控制機(jī)構(gòu)通過液體的噴射，使因切削被加工物所產(chǎn)生的切削屑不在主軸軸向上飛散地在切削刀片的兩側(cè)形成有沿著切削方向液體的壁，并且通過噴射的液體的流動(dòng)，使切削屑與被加工物的表面隔離開來。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1974168SQ200610172980
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者佐藤正視 申請(qǐng)人:株式會(huì)社迪斯科