【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及超聲波振動加工，具體涉及一種超聲振動切削刀具，尤其涉及一種切削半導體晶圓或光學器件晶圓等被加工物的超聲振動切削刀具。
技術介紹
1、近年來，隨著新能源汽車、消費電子、高速列車、互聯網等產業的蓬勃發展，市場對高性能、大功率、高效率芯片的需求與日俱增，由此對劃片機等半導體封裝用核心裝備微小化、低成本化之類的要求也在同步提高。
2、作為芯片封裝端的核心工藝，劃切工藝的加工效率和加工質量直接決定了芯片的制造成本和芯片產能。近年來，隨著芯片堆疊技術的發展，為了能夠在有限的體積內，獲得更多的堆疊層數，單個芯片的厚度也越做越薄，晶圓厚度減薄給切割工作帶來諸多挑戰。傳統的砂輪切割是基于高速磨削機理切割晶圓，其加工過程中存在崩邊大、切割道寬、切割表面質量差、加工效率低、劃切后材料機械強度降低等缺陷。此外，隨著工程材料技術的創新發展，碳化硅，砷化鎵為代表的第三代半導體材料在芯片制造領域得到大量應用，然而碳化硅等材料的莫氏硬度較高，這無疑進一步增加了利用切削刀具進行切削的難度。
3、為解決上述問題，本領域提出了超聲振動切削工具，具體是將超聲換能器與切削刀具復合到一起，通過向超聲換能器施加交流電壓產生振動信號，進而一邊對切削刀具賦予超聲波振動一邊進行切削。例如中國專利cn?101318359?b公開的一種切削裝置，包括刀具夾持凸緣、刀具座和切削刀具，刀具座安裝在主軸上且配置有對切削工具賦予超聲波振動的第一超聲波振子，刀具夾持凸緣配置于刀具座并與其共同夾持切削刀具，刀具夾持凸緣上配置有對切削工具賦予超聲波振動的第二超
4、因此，有必要對切削刀具的夾持結構上的緩沖、隔振結構進行更為細化的設計以解決安裝因素對超聲切削刀振幅產生抑制的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種超聲振動切削刀具，將超聲換能器與切削刀具復合到一起，通過設計具有減振和緩沖作用的z形彈性連接組使刀具可以獲得足夠的超聲振幅，大幅削弱安裝因素對超聲振動切削刀振幅產生的抑制作用，保證切削質量和效率。
2、為了實現上述技術目的，本專利技術是通過以下技術方案來實現的：一種超聲振動切削刀具，其通過固定螺母安裝于刀座上并配置有賦予切削刀具超聲波振動的超聲波振子，刀座安裝于轉動主軸的端部，轉動主軸可轉動地支承于主軸殼；其特征在于，所述超聲振動切削刀具包括第一夾持法蘭、第二夾持法蘭、切削刀和超聲波振子，第一、第二夾持法蘭相對配置并于外周部形成容納切削刀的切削刀固定安裝部、于中心部留有容納超聲波振子的超聲波振子安裝部；第一夾持法蘭，與刀座配合安裝，其上設有凸緣部，從凸緣部的中心部向兩側突出地形成錐形凸臺和圓筒狀安裝部；圓筒狀安裝部中心開設有錐形配合孔，圓筒狀安裝部與錐形配合孔間通過開孔形成數個z形彈性連接組；一組z形彈性連接組由兩個相對配置的z形彈性連接件構成；第二夾持法蘭，其中心開設有柱形配合孔，柱形配合孔與圓筒狀安裝部圍合形成超聲波振子安裝部；超聲波振子，其極化方向為軸向，在其第一、第二極化面上設有電極，在其第一、第二配合面上均設有絕緣體，第二極化面通過導電層與第一夾持法蘭連接。
3、進一步地，第一夾持法蘭、第二夾持法蘭和切削刀固結為一體。
4、進一步地，將超聲振動切削刀具裝配在刀座上后，第一極化面與刀座側面緊密接觸，供電頂針抵在第一極化面的電極上。
5、作為優選，z形彈性連接組的數量為六組，z形彈性連接組將超聲振動切削刀具劃分為振動部和安裝部。
6、進一步地，所述錐形配合孔與刀座表面的錐形安裝部形狀適配，第一夾持法蘭通過錐形配合孔與刀座配合安裝。
7、進一步地，超聲振動切削刀具裝配在刀座上后，圓筒狀安裝部的安裝部側面與刀座側面緊密貼合。
8、進一步地，凸緣部的外周部向內凹陷形成第一刀具安裝部以及與所夾持的切削刀接觸的第一夾持面；第二夾持法蘭通過其與第一夾持法蘭相對配置的凸緣面與第一夾持法蘭的凸緣部進行固結，在凸緣面外周部側面形成有用于夾持切削刀的第二刀具安裝部和第二夾持面。
9、進一步地，非接觸耦合器將超聲電源產生的高頻電激勵信號傳遞到超聲振動切削刀具的超聲波振子上，非接觸耦合器的供電線圈上引出的供電導線與供電頂針相連、引出的接地導線與刀座相連，導電層、第一夾持法蘭和刀座共同組成超聲波振子接地端電路。
10、本專利技術的有益效果為：
11、1、本申請公開的超聲切削刀具由第一、第二夾持法蘭、砂輪刀和超聲波振子構成，第一夾持法蘭的圓筒狀安裝部與錐形配合孔間通過開孔形成數個z形彈性連接組，特殊形貌的通孔設計具有明顯的緩沖和隔振的效果，使得超聲切削刀工作時，刀具被明顯劃分為位于中心部的安裝部和位于外周的振動部，安裝部振動非常小，所以利用固定螺母將超聲振動切削刀具裝配到刀具座上時，由于固定螺母僅與安裝部接觸，所以固定螺母也不會發生大幅振動，這就能使因安裝因素對超聲切削刀振幅造成的抑制作用得到大幅削弱，保證切削刀具可以盡可能地獲得足夠大的振幅，降低工作過程中切削刀具所產生的切削阻力，利用該超聲切削刀具能夠容易地切割一些高硬度的難切割薄型材料；
12、2、本申請中，組成超聲切削刀具的第一、第二夾持法蘭以及砂輪刀固結連接為一個整體，相對于傳統的利用夾持件的夾持力夾緊限定砂輪刀位置的刀具而言，這種固結的連接形式可避免工作過程中因振幅較大使得砂輪刀與夾持件之間產生相對滑動的情況發生，進而保證在第一/第二夾持法蘭上作用的超聲波振動能被有效地傳遞到砂輪刀上；
13、3、超聲振動切削刀具和刀座選擇利用錐狀配合面進行組合安裝，即第一夾持法蘭的錐形配合孔與刀座的錐形安裝部配合安裝，使得刀具與轉動主軸具有較好同軸度且拆卸方便。
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1.一種超聲振動切削刀具，其通過固定螺母安裝于刀座上并配置有賦予切削刀具超聲波振動的超聲波振子，刀座安裝于轉動主軸的端部，轉動主軸可轉動地支承于主軸殼；其特征在于，
2.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，第一夾持法蘭、第二夾持法蘭和切削刀固結為一體。
3.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，將超聲振動切削刀具裝配在刀座上后，第一極化面與刀座側面緊密接觸，供電頂針抵在第一極化面的電極上。
4.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，Z形彈性連接組的數量為六組，Z形彈性連接組將超聲振動切削刀具劃分為振動部和安裝部。
5.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，所述錐形配合孔與刀座表面的錐形安裝部形狀適配，第一夾持法蘭通過錐形配合孔與刀座配合安裝。
6.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，超聲振動切削刀具裝配在刀座上后，圓筒狀安裝部的安裝部側面與刀座側面緊密貼合。
7.如權利要求2所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，凸緣部的外周部向內凹陷
8.如權利要求3所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，非接觸耦合器將超聲電源產生的高頻電激勵信號傳遞到超聲振動切削刀具的超聲波振子上，非接觸耦合器的供電線圈上引出的供電導線與供電頂針相連、引出的接地導線與刀座相連，導電層、第一夾持法蘭和刀座共同組成超聲波振子接地端電路。
...【技術特征摘要】
1.一種超聲振動切削刀具，其通過固定螺母安裝于刀座上并配置有賦予切削刀具超聲波振動的超聲波振子，刀座安裝于轉動主軸的端部，轉動主軸可轉動地支承于主軸殼；其特征在于，
2.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，第一夾持法蘭、第二夾持法蘭和切削刀固結為一體。
3.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，將超聲振動切削刀具裝配在刀座上后，第一極化面與刀座側面緊密接觸，供電頂針抵在第一極化面的電極上。
4.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，z形彈性連接組的數量為六組，z形彈性連接組將超聲振動切削刀具劃分為振動部和安裝部。
5.如權利要求1所述的一種超聲振動切削刀具，其特征在于，所述錐形配合孔與刀座表面的錐形安裝部形狀適配，第一夾持法蘭通過錐形配合孔與...
【專利技術屬性】
技術研發人員：封仕龍，劉磊，汪煒，王鳴昕，費米，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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