Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in einem Verfahren zur elektrischen Drahtentladungsbearbeitung (Funkenerosionsbearbeitung), bei welchem eine elektrische Entladung in einer Lücke zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück erzeugt wird, so dass das Werkstück bearbeitet wird. Stand der Technik
Elektrische Drahtentladungsbearbeitung wurde stets zum Bearbeiten von metallenen Formen und anderem benutzt, das heisst, dass elektrische Draht-entladungsbearbeitung viel benutzt wurde im Gebiet der Bearbeitung von metallenen Formen in der Autoindustrie, in der elektrischen Geräteindustrie, in der Halbleiterindustrie und so weiter.
Fig. 8 ist eine schematische Illustration, um einen Mechanismus zur elektrischen Entladungsbearbeitung zu erklären. In der Zeichnung ist Referenznummer 1 eine Elektrode, Referenznummer 2 ein Werkstück, Referenznummer 3 eine Bogensäule, Referenznummer 4 ein dielektrisches Fluid und Refe-renznummer 5 zeigt Chips, die im Prozess der elektrischen Entladungsbearbeitung erzeugt wurden. Wenn der Zyklus, der Prozess (a) bis Prozess (e) umfasst, welche Prozesse (a) bis (e) Fig. 8 entsprechen, wiederholt wird, wird elektrische Entladungsbearbeitung an dem Werkstück 2 durchgeführt. Das heisst, jeder Prozess wird wie folgt durchgeführt.
(a) Die Bogensäule 3 wird durch elektrische Entladung erzeugt.
(b) Das Werkstück wird teilweise durch die thermische Energie der elektrischen Entladung geschmolzen und das dielektrische Fluid 4 wird verdampft.
(c) Eine Verdampfungsexplosionskraft des dielektrischen Fluids 4 wird erzeugt.
(d) Ein Schmelzteil (Chips 5) wird zerstäubt.
(e) Kühlung, Koagulation und Wiederherstellung der Isolation zwischen den Elektroden wird durch das dielektrische Fluid ausgeübt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Drahtentladungsbearbeitung (Funkenerosionsbearbeitung), die benutzt wird zum thermischen Abtragen oder Schneiden. Im Gebiet der Funkenerosionsbearbeitung gibt es ein starkes Bedürfnis zum Verbessern der dimensionalen Genauigkeit. Zum Beispiel, wenn eine metallene Form, die in der Halbleiterindustrie verwendet wird, bearbeitet wird, ist es notwendig, die Bearbeitung mit hoher Genauigkeit von 1 bis 2 eta m durchzuführen.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Bearbeitungsprozesses einer Funkenerosionsbearbeitung zeigt. In der Zeichnung ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück, Referenznummer 4a ist Wasser, das als ein elektrisches Fluid verwendet wird, und Referenznummer 6 ist ein Anfangsloch. In Fig. 9 ist (a) eine Ansicht, die Umstände des ersten Schneidprozesses zeigt, in welchem eine grobe Bearbeitung durchgeführt wird, (b) ist eine Ansicht, die Umstände des zweiten Schneidprozesses zeigt, in welchem eine Zwischenbearbeitung nach der Grobbearbeitung durchgeführt wird, und (c) ist eine Ansicht, die Umstände des dritten Schneidprozesses zeigt, in welchem die finale Bearbeitung durchgeführt wird.
In dem Beispiel des ersten Schneidprozesses, der in (a) von Fig. 9 gezeigt ist, wird die Drahtelektrode 1a dazu gebracht, dass sie durch das Anfangsloch 6 durchgeht, und das Werkstück 2 wird thermisch abgetragen. In diesem Fall des ersten Schneidprozesses wird die Oberflächenrauigkeit und dimensionale Genauigkeit schliesslich im später durchgeführten Verfahren beendet. Folglich ist es nicht notwendig, das Werkstück mit einer solch strengen Oberflächenrauigkeit und hohen dimensionalen Genauigkeit im ersten Schneidprozess zu bearbeiten, sondern es ist wichtig, die Bearbeitungsrate zu erhöhen, um so die Produktivität zu steigern. Um die Bearbeitungsrate der Funkenerosionsbearbeitung zu erhöhen, wird Wasser 4a stark zwischen die Elektroden gespritzt, so dass Chips zwischen den Elektroden wirksam ausgeworfen werden können.
Um das Wasser uniform zwischen die Elektroden zu spritzen und um das Brechen des Drahtes der Drahtelektrode 1a zu verhindern, wird ein Verfahren benutzt, in dem Wasser 4a in einem Verarbeitungstank, der nicht gezeigt ist, gespeichert wird und das Werkstück 2 wird in den Verarbeitungstank getaucht.
Gemäss dem obigen konventionellen Verfahren der Funkenerosionsbearbeitung werden der zweite Schnitt ((b) in Fig. 9) und der dritte Schnitt ((c) in Fig. 9), die nach dem ersten Schnitt ((a) in Fig. 9) durchgeführt werden, auch im Wasser 4a durchgeführt, welches ein elektrisches Fluid ist.
Fig. 10 ist ein Graph, der ein Beispiel der Wellenform der Spannung und der Wellenform des Stroms zwischen den Elektroden zeigt. Im Graph ist V eine Spannung zwischen den Elektroden, I ist ein Strom zwischen den Elektroden und t ist die Zeit. Im Zustand zur Zeit T1, der in Fig. 10 gezeigt ist, wird die Spannung zwischen der Drahtelektrode 1a und dem Werkstück 2 angelegt. Wenn die Spannung zwischen den Elektroden angelegt ist, ziehen die positive Polarität und die negative Polarität sich durch elektrostatische Kraft an. Durch diese elektrostatische Kraft wird die Drahtelektrode 1a, deren Biegefestigkeit tief ist, nach der Seite des Werkstückes 2 gezogen. Dies kann ein Vibrationsgrund der Draht-elektrode 1a sein. Wegen der Vibration wird es schwierig, die Funkenerosionsbearbeitung mit grosser Genauigkeit durchzuführen.
Im konventionellen Verfahren der Funkenerosionsbearbeitung können die obigen Probleme auftreten.
Im Zustand zur Zeit T2, der in Fig. 10 gezeigt ist, wird eine Verdampfungsexplosionskraft des dielektrischen Fluids durch die Energie der elektrischen Entladung erzeugt, wobei der Zustand zur Zeit T2 zum Beispiel der gleiche ist wie der von (c) der Fig. 8. Eine hohe Intensität der Kraft, deren Richtung entgegengesetzt zum Werkstück 2 ist, wirkt auf die Drahtelektrode 1a durch die Verdampfungsexplosionskraft des dielektrischen Fluids. Durch diese hohe Intensität der Kraft wird Vibration in der Drahtelektrode 1a erzeugt. Wenn die obige Vibration erzeugt wird, werden Irregularitäten im Profil des Werkstücks 2 erzeugt und die dimensionale Genauigkeit wird verschlechtert.
Im Gebiet der Halbleiterindustrie, in dem Funken-erosionsbearbeitung benutzt wird, wie zum Beispiel im Verfahren der Bearbeitung einer metallenen Form eines IC (Integrated circuit) Leiterrahmens (IC-Träger) wird eine sehr hohe Genauigkeit mit einer Abweichung von nicht mehr als 1 eta m und eine sehr glatte Oberflächenrauigkeit von nicht mehr als 1 eta mRmax für das Werkstück benötigt und darüber hinaus ist es notwendig, die Produktivität zu erhöhen. Im Speziellen, wenn eine Funkenerosionsbearbeitung für das obige Objekt benutzt wird, sind die obigen Probleme, die durch Vibration der Drahtelektrode erzeugt werden, bemerkenswert. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die obigen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung zu erzeugen, dessen Produktivität hoch ist und das geeignet für eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit ist.
Die vorliegende Erfindung erzeugt ein Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung, bei welchem elektrische Entladung in einer Lücke zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück erzeugt wird, so dass das Werkstück bearbeitet wird, wobei das Verfahren einen Bearbeitungsschritt des Werkstücks umfasst, während welchem mindestens zwei der Bearbeitungsprozesse in den Bearbeitungsprozessen der Bearbeitung in einem dielektrischen Fluid, Bearbeitung in Dampf und Bearbeitung im Gas miteinander kombiniert werden.
Ebenso erzeugt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Funkenerosionsentladung, in welchem der Bearbeitungsprozess zwischen den genannten Bearbeitungsprozessen wechselt, wenn die Geradheit des Werkstückes einen vordefinierten Wert erreicht.
Ebenso erzeugt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung, bei welchem elektrische Entladung in einer Lücke zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück erzeugt wird, so dass das Werkstück bearbeitet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einen ersten Schritt, in welchem die Funkenerosionsbearbeitung in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird; einen zweiten Schritt, in welchem Funkenerosionsbearbeitung in Dampf durchgeführt wird; und einen dritten Schritt, in welchem Funkenerosionsbearbeitung in Gas durchgeführt wird.
Ebenso erzeugt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Funkenerosionsentladung, in welchem der Bearbeitungsprozess zwischen den genannten Bearbeitungsprozessen wechselt, wenn die Geradheit des Werkstückes einen vordefinierten Wert erreicht. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Funkenerosionsentladung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die Umstände von Funkenerosionsentladung, die in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird, zeigt. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die Umstände von Funkenerosionsentladung, die in einem Dampf (mist) oder Gas durchgeführt wird, zeigt.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die eine Menge von Traversen einer Drahtelektrode im Prozess der Funkenerosionsbearbeitung zeigt. Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Funkenerosionsbearbeitung, das in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird, zeigt. Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Funkenerosionsbearbeitung, das in Dampf oder Gas durchgeführt wird, zeigt. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zum Erklären eines Querschnitts eines Werkstücks in dem Prozess der Funkenerosionsbearbeitung, der in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird. Fig. 8 ist eine schematische Darstellung zum Erklären eines Mechanismus zur Funkenerosionsbearbeitung. Fig. 9. ist eine schematische Darstellung, die einen Bearbeitungsprozess für Funkenerosionsbearbeitung zeigt.
Fig. 10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel von Wellenformen der Spannung und des Stroms zeigt, welche zwischen die Elektroden angelegt sind. Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Funkenerosionsentladung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück, Referenznummer 4a ist Wasser, welches ein dielektrisches Fluid ist, Referenznummer 6 ist ein Anfangsloch, Referenznummer 7 ist Wasserdampf (mist of water: auch Wasserdunst) und Referenznummer 8 ist Gas, wie z.B. Luft. In Fig. 1 zeigt (a) einen Prozess des ersten Schneidens, der eine grobe Bearbeitung ist, (b) zeigt einen Prozess des zweiten Schneidens, der eine Zwischenoberflächenbehandlungsbearbeitung ist, die nach der Grobbearbeitung durchgeführt wird, und (c) zeigt einen Prozess des dritten Schneidens, der die finale Oberflächenbehandlungsbearbeitung ist.
Der erste Schneidprozess, der zweite Schneidprozess und der dritte Schneidprozess sind passend definiert wie oben beschrieben, d.h. Funkenerosionsbearbeitung wird nicht notwendigerweise vollendet durch den obigen Prozess, der in drei Malen durchgeführt wird. Im Fall der Bearbeitung, die an einem Werkstück mit kleiner Genauigkeit durchgeführt wird, wird die Bearbeitung nur durch den ersten Schritt beendet oder nur durch den ersten und den zweiten Schritt. Im Fall der Bearbeitung, die an einem Werkstück mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird, wird die Bearbeitung durch den Bearbeitungsprozess beendet, der in sieben oder acht Malen durchgeführt wird.
Als Nächstes wird ein Überblick über das Verfahren der Bearbeitung wie folgt erklärt. In einem ersten Schneidprozess, der in (a) in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Drahtelektrode 1a dazu gebracht, durch ein Anfangsloch 6 zu gehen und das Werkstück 2 wird thermisch abgetragen. Im ersten Schneidprozess wird die Oberflächenrauigkeit und die dimensionale Genauigkeit schliesslich in einem später durchgeführten Prozess beendet. Folglich ist es nicht notwendig, das Werkstück mit einer solchen genauen Oberflächenrauigkeit und hohen dimensionalen Genauigkeit im Prozess des ersten Schneidprozesses zu bearbeiten, sondern es ist wichtig, die Bearbeitungsrate zu erhöhen, um die Produktivität zu steigern.
Das Bearbeiten wird in der gleichen Art, wie es im Stand der Technik in (a) der Fig. 9 gezeigt wird, durchgeführt, während Wasser 4a, das geführt ein dielektrisches Fluid ist, zwischen die Elektroden geführt wird.
In der konventionellen Funkenerosionsbearbeitung wird sogar nach dem ersten Schneidprozess die Bearbeitung im dielektrischen Fluid durchgeführt, jedoch können, wie beschrieben im Stand der Technik, Probleme der Vibration der Drahtelektrode auftreten. Folglich ist die konventionelle Funkenerosionsbearbeitung nicht geeignet für Bearbeitungen, die mit grosser Genauigkeit durchgeführt werden müssen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik, bei welcher die Genauigkeit und die Oberflächenrauigkeit verbessert werden können, wenn Oberflächenbehandlungsbearbeitung durchgeführt wird, ohne dass ein dielektrisches Fluid zwischen die Elektroden geführt wird.
Im zweiten Schneidprozess, der in (b) in Fig. 1 gezeigt wird, welches eine Zwischenoberflächenbehandlungsbearbeitung ist, wird die Bearbeitung, um die Genauigkeit eines Bearbeitungsprofils durch das Unterdrücken von Vibration der Drahtelektrode 1a zu verbessern, nicht im dielektrischen Fluid 4a, sondern im Dampf 7 durchgeführt. Eine Bearbeitungsrate, die im Dampf 7 durchgeführt wird, ist keinesfalls tiefer als jene, die im dielektrischen Fluid 4a durchgeführt wird. Im Fall, dass die Bearbeitung im Dampf durchgeführt wird, kann Vibration der Drahtelektrode 1a, die durch die elektrostatische Kraft er zeugt wird, unterdrückt werden. Folglich kann die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht werden.
Bearbeitung im Dampf 7 kann durch Spritzen zwischen die Drahtelektrode 1a und das Werkstück 2 erreicht werden, zum Beispiel durch ein Dampfversorgungsgerät, das in der Zeichnung nicht gezeigt ist.
Im dritten Schneidprozess, der in (c) in Fig. 1 gezeigt wird, welches eine Endoberflächenbehandlungsbearbeitung ist, wird elektrische Entladung, die im Gas 8 durchgeführt wird, verwendet. Folglich kann die Vibration der Drahtelektrode 1a weiter unterdrückt werden. Bearbeitung im Gas 8 kann in atmosphärischer Luft durchgeführt werden oder alternativ dazu kann das Bearbeiten im Gas 8 durchgeführt werden, während ein Gas mit einer vordefinierten Zusammensetzung zwischen die Drahtelektrode 1a und das Werkstück 2 durch ein Gasversorgungsgerät, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, gespritzt wird.
Der Grund, warum die Funkenerosionsbearbeitung mit hoher Genauigkeit im Dampf 7 und im Gas 8 durchgeführt werden kann, wird im Folgenden beschrieben. Wenn die Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird, ist eine Intensität der elektrostatischen Kraft, die an der Drahtelektrode 1a und dem Werkstück 2 wirkt, proportional zu der dielektrischen Konstante zwischen den Elektroden. Wenn folglich die Distanzen zwischen den Elektroden gleich sind, wird im Fall, wo der Dampf 7 oder das Gas 8 zwischen die Elektroden geführt wird, verglichen mit einem Fall, bei welchem Wasser 4a zwischen die Elektroden geführt wird, die Intensität der elektrostatischen Kraft um mehrere Zehnfache verringert. (Zum Beispiel ist die dielektrische Konstante im Vakuum am tiefsten.
In Wasser ist die dielektrische Konstante ungefähr 8 Mal höher als im Vakuum.) Da durch elektrische Entladung eine Verdampfungsexplosionskraft erzeugt wird, wenn Flüssigkeit zwischen den Elektroden existiert, wird die Drahtelektrode 1a im Fall, wo nur der Dampf 7 oder das Gas 8 zwischen den Elektroden existiert, durch die Verdampfungsexplosionskraft selten beschädigt.
Dementsprechend ist es möglich, wenn elektrische Entladung im Dampf 7 oder im Gas 8 durchgeführt wird, eine hoch präzise Funkenerosionsbearbeitung durchzuführen.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die Umstände von Funkenerosionsentladung, die in einem dielektrischen Fluid 4a durchgeführt wird, zeigt und Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die Umstände von Funkenerosionsentladung, die im Dampf (mist) 7 oder im Gas 8 durchgeführt wird, zeigt. In der Zeichnung ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück und das Referenzzeichen A eine Richtung des Prozessverlaufs. Wenn das Werkstück 2 bearbeitet wird, bewegt sich die Drahtelektrode 1a in Richtung A.
Im Beispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist und in welchem Funkenerosionsbearbeitung in einem dielektrischen Fluid 4a durchgeführt wird, wirkt die Viskosität des dielektrischen Fluids 4a stark auf die Drahtelektrode 1a. Folglich, wie es in Fig. 2(b) gezeigt ist, wird die Drahtelektrode 1a, wenn die Drahtelektrode 1a in Y-Richtung betrachtet wird, in einer solchen Art gebeugt, dass sich in einer entgegengesetzten Richtung zur Fortbewegungsrichtung A ragt, das heisst, sie ragt in Richtung des Pfeils B in der Zeichnung. Dieses Phänomen entspricht einer Ansprechverzögerung für den Fall, in dem eine Distanz zwischen den Elektroden kontrolliert wird. Im Fall, wo dieses Phänomen, in welchem die Drahtelektrode 1a gebeugt wird, auftritt, wird es unmöglich, die Distanz zwischen den Elektroden schnell zu kontrollieren.
Wegen der obigen Verzögerung im Verfolgen der Drahtelektrode neigt dies dazu, dass sich ein Kurzschluss zwischen der Drahtelektrode 1a und dem Werkstück 2 ereignet. Folglich ist es üblich, um den Kurzschluss zu verhindern, dass die Versorgungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode 1a verzögert wird, das heisst, dass die Oberflächenbehandlungsbearbeitung in Wirklichkeit mit einer tieferen Bearbeitungsgeschwindigkeit durchgeführt wird, als die Bearbeitungsgeschwindigkeit, die durch die Leistung der elektrischen Stromversorgung bestimmt wird, erlauben würde. Anderseits wird die Drahtelektrode im Beispiel, das in Fig. 3 gezeigt wird und in welchem die elektrische Entladung im Dampf 7 oder Gas 8 durchgeführt wird, durch die Viskosität des dielektrischen Fluids nicht berührt.
Folglich ist es möglich, eine Distanz zwischen den Elektroden mit einer kurzen Ansprechzeit zu kontrollieren. Demgemäss kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit in der Oberflächenbehandlungsbearbeitung erhöht werden.
Weiter ist im Dampf 7 oder im Gas 8 durchgeführte Funkenerosionsentladung insofern vorteilhaft, dass der erlaubbare Bereich einer Menge von Überschreitung der Drahtelektrode bei jeder Bearbeitungskondition erweitert werden kann. Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zum Erklären einer Menge von Traversen einer Drahtelektrode im Prozess der Fun-ken-erosionsbearbeitung (in diesem Fall ist eine Menge von Traversen definiert als eine Menge von Verschiebungen der Drahtelektrode, wenn die Drahtelektrode aufeinanderfolgend auf der Werkstücksseite gemäss der Bearbeitungsfrequenz verschoben wird). In Fig. 4 zeigt (a) den ersten Schneidprozess, (b) zeigt den zweiten Scheidprozess und (c) zeigt den dritten Schneidprozess.
In Fig. 4 ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück und das Referenzzeichen A eine Richtung des Prozessverlaufs. (A ist eine relative Bewegungsrichtung der Drahtelektrode 1a bezüglich des Werkstücks 2.) Die Menge von Traversen wird durch die Menge von Bearbeitungen in einer bestimmten Bearbeitungskondition definiert. Jedoch ändert die Menge der Bearbeitungen in einer bestimmten Bearbeitungskondition stark gemäss einer Versorgungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode und einem Oberflächenbehandlungszustand der Vorbedingung (Präkondition).
Folglich ist es betreffend der Bearbeitungskondition der Funkenerosionsbearbeitung notwendig, eine Reihe von Konditionen der Menge von Traversen der Drahtelektrode und der Versorgungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode zu benutzen, welche Konditionen als Resultat von verschiedenen Tests der Bearbeitung gewählt werden. Dies zeigt den Mangel an Anpassungsfähigkeit. Zum Beispiel ist es schwierig, wenn eine Menge der Bearbeitung wenig klein ist und zusätzliche Bearbeitung notwendig ist, die Bearbeitung geeignet durchzuführen.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Funkenerosionsbearbeitung, die in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird, zeigt. In Fig. 5 ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück und das Referenzzeichen A eine Richtung des Prozessverlaufs. In Fig. 5 zeigt (a) einen Umstand der Bearbeitung, die in Endoberflächenbehandlungsbedingungen durchgeführt wird. Es ist ein Ziel, die Bearbeitung an einer Zielbearbeitungsposition durchzuführen. Jedoch ist das Resultat der effektiven Bearbeitung verschieden vom Ziel. In dem in (a) der Fig. 5 gezeigten Beispiel ist die Menge der Bearbeitungen ein wenig kleiner als die Zielmenge der Bearbeitungen.
Zum -Beispiel, wenn ein Unterschied zwischen der Zielbearbeitungsposition und der effektiven Bearbeitungsposition 2 eta m ist, neigen sie dazu anzunehmen, dass es möglich wird, wenn man eine zusätzliche Bearbeitung in einer solchen Art durchführt, dass die Drahtelektrode 1a auf die Seite des Werkstücks 2 um 2 eta m gezogen wird, das Werkstück an der Zielbearbeitungsposition zu bearbeiten. In Wirklichkeit ist es in vielen Fällen unmöglich, das Werkstück an der Zielbearbeitungsposition zu bearbeiten, weil ein Status der bearbeiteten Oberfläche und eine Versorgungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode im Fall von vorgängiger Oberflächenbehandlungsbearbeitung verschieden ist von derjenigen der zusätzlichen Bearbeitung. Z.B.
wie es in (b) der Fig. 5 gezeigt ist, wird ein Unterschied erzeugt zwischen der Bearbeitungsposition der zusätzlichen Bearbeitung und der Zielbearbeitungsposition.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Funkenerosionsbearbeitung, die in Dampf oder Gas durchgeführt wird, zeigt. In Fig. 6 ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück und das Referenzzeichen A eine Richtung des Prozessverlaufs. Falls eine zusätzliche Bearbeitung, wie in (b) von Fig. 6 gezeigt, durchgeführt wird, ist es im Fall, dass die gleiche Bearbeitung durchgeführt wird, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, möglich, eine Bearbeitung durchzuführen, deren erhaltene Bearbeitungsgrösse näher bei der Zielgrösse ist, weil die elektrische Entladungslücke "g" so klein ist. Folglich ist diese Funken-erosionsbearbeitung geeignet für eine hoch präzise Bearbeitung. Der Grund, warum diese Funkenerosionsbearbeitung geeignet ist für eine hoch präzise Bearbeitung wird im Folgenden beschrieben.
Um die Bearbeitung mit hoher dimensionaler Genauigkeit durchzuführen, ist es vor der Bearbeitung notwendig, eine Bearbeitung für eine geeignete Bedingung der Oberflächenrauigkeit in einer geeigneten Bearbeitungskondition und in einer Bedingung passend zur Bewegungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode durchzuführen. In diesem Fall, je kleiner die elektrische Entladungslücke "g" ist, desto kleiner ist der Fehler, wenn diese Bedingungen unterschiedlich sind. Dementsprechend kann in einer Reihe von Prozessen vom groben Bearbeitungsprozess bis zum Oberflächenbehandlungsbearbeitungsprozess ein Werkstück nicht nur zu einem Zielprofil bearbeitet werden, sondern ein Profil kann auch einfach durch zusätzliche Bearbeitung korrigiert werden, auch wenn sogar das Profil und die Grösse vom Ziel abweichen.
Wie oben beschrieben ist es offensichtlich wirksam, Funkenerosionsbearbeitung in Dampf oder Gas im Prozess der Oberflächenbehandlungsbearbeitung durchzuführen. Betreffend des Nachteils der im Gas 8 durchgeführten Funkenerosionsbearbeitung ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit tiefer als diese einer Funkenerosionsbearbeitung, die im dielektrischen Fluid durchgeführt wird. Der Hauptgrund, warum die Bearbeitungsgeschwindigkeit tiefer ist als diese einer Funkenerosionsbearbeitung, die im dielektrischen Fluid durchgeführt wird, wird im Folgenden beschrieben. Da eine Verdampfungsexplosionskraft des dielektrischen Fluids durch die elektrische Entladung nicht erzeugt wird, wird die Menge der Materialabtragung des Werkstückes vermindert.
Demgemäss wird es möglich, wenn die Bearbeitung in einem dielektrischen Fluid, die Bearbeitung in Dampf und die Bearbeitung in Gas miteinander in Übereinstimmung mit der Produktivität und der benötigten Genauigkeit kombiniert werden, die Voraussetzungen sachgerecht zu treffen.
Wenn Überlegungen bezüglich der Produktivität im Fall der Benutzung, in welchem eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit benötigt ist, gegeben sind, ist es wirksam, die Bearbeitung in einem dielektrischen Fluid für den Prozess der Grobbearbeitung, in welchem einen hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit verlangt ist, durchzuführen, und es ist wirksam, die darauf folgende Endbearbeitung in Dampf und Gas durchzuführen.
In diesem Fall ist die Zeit, wenn die Bearbeitung in einem dielektrischen Fluid zur Bearbeitung im Dampf gewechselt wird (zum Beispiel, wenn (a) in Fig. 1 zu (b) gewechselt wird) und ebenso die Zeit, wenn die Bearbeitung im Dampf zur Bearbeitung in Gas gewechselt wird (zum Beispiel, wenn (b) in Fig. 1 zu (c) gewechselt wird), ein zu lösendes Problem.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zum Erklären eines Querschnitts eines Werkstücks in dem Prozess der Funkenerosionsbearbeitung, der in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird. In Fig. 7 ist die Referenznummer 1a eine Drahtelektrode, Referenznummer 2 ist ein Werkstück, Referenznummer 9 ist eine Drahtführung und das Referenzzeichen Va ist eine Amplitude der Vibration der Drahtelektrode 1a. Im Prozess der Grobbearbeitung ist es notwendig, die Bearbeitung mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit durchzuführen. Folglich wird die Grobbearbeitung in einem dielektrischen Fluid durchgeführt, in welchem das Werkstück bei einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit bearbeitet werden kann. Wenn die Bearbeitung jedoch in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird, ist der Elektrode eine grosse Intensität an Elastizität gegeben.
Folglich wird das Werkstück 2 in eine Konvexität gebracht, wie es in (a) von Fig. 7 gezeigt ist, oder das Werkstück 2 wird in eine Konkavität gebracht, wie es in (b) von Fig. 7 gezeigt ist. Zum Beispiel im Fall, wo eine Referenzspannung des Servo zwischen den Elektroden klein ist, wird eine Lücke, die zwischen den Elektroden gebildet ist, klein und die Frequenz der elektrischen Entladung wird erhöht. Folglich wirkt eine relativ hohe Intensität der Elastizität auf die Drahtelektrode 1a. Demgemäss wird eine neutrale Linie von Vibrationen in einer dem Werkstück entgegengesetzten Richtung gebogen und eine konvexe Schneidfläche wird erzeugt (in (a) von Fig. 7 gezeigt).
Im Fall, wo eine Referenzspannung des Servo zwischen den Elektroden hoch ist, wird eine Lücke, die zwischen den Elektroden gebildet ist, gross und die Frequenz der elektrischen Entladung wird verringert. Folglich wirkt eine relativ tiefe Intensität der Elastizität auf die Drahtelektrode 1a. Demgemäss wird eine neutrale Linie von Vibrationen ein wenig gebogen und eine konkave Schneidfläche wird erzeugt (in (b) von Fig. 7 gezeigt).
Betreffend der Bearbeitung, die in einem dielektrischen Fluid durchgeführt wird, vibriert die Drahtelektrode 1a stark durch den Prozess der Grobbearbeitung, in welchem eine Intensität der elektrischen Entladungsenergie, die zwischen die Elektroden gegeben wird, hoch ist. Folglich werden die Irregularitäten des Werkstücks 2 vermehrt. Wenn eine Intensität der elektrischen Entladungsenergie zwischen die Elektroden angelegt wird, werden die Irregularitäten des Werkstücks 2 vermindert und die Geradheit des Werkstücks 2 wird erhöht. Wenn die Bearbeitung in eine Bearbeitung umgewandelt wird, die im Dampf 7 oder Gas 8 durchgeführt wird, während die Irregularitäten des Werkstücks 2 gross sind, werden nur die hervorragenden Teile des Werkstücks 2 bearbeitet.
Folglich wird die Effizienz der Bearbeitung verschlechtert und zusätzlich wird die Oberflächenrauheit uneben. Demgemäss ist es vorteilhaft, dass nachdem eine relativ grosse Geradheit erhalten wurde in einem Bearbeitungsprozess, der in einem di-elektrischen Fluid durchgeführt wird, wird der in einem dielektri sehen Fluid durchgeführte Bearbeitungsprozess in ein Bearbeitungsprozess umgewandelt wird, der in Dampf 7 oder Gas 8 durchgeführt wird.
Die Zeit, in der der in einem dielektrischen Fluid durchgeführte Bearbeitungsprozess in einen Bearbeitungsprozess umgewandelt wird, der in Dampf 7 oder Gas 8 durchgeführt wird, kann wie folgt anhand der Geradheit des Werkstückes 2 beurteilt werden. Ob die Geradheit des Werkstückes 2 oder ob die Geradheit einen vordefinierten Wert nicht erreicht hat, wird anhand von Echtzeitmessungen, die im Bearbeitungsprozess durchgeführt werden, oder anhand entsprechender Daten, die Bearbeitungskonditionen entsprechen, welche zuvor durch Experimente gefunden wurden, beurteilt. Wenn die Geradheit des Werkstückes einen vordefinierten Wert erreicht hat, kann die Bearbeitung von einem in einem dielektrischen Fluid 4a durchgeführten Bearbeitungsprozess in einen Bearbeitungsprozess umgewandelt werden, der in Dampf 7 oder Gas 8 durchgeführt wird.
Die Zeit, in der der in Dampf 7 durchgeführte Bearbeitungsprozess in einen Bearbeitungsprozess umgewandelt wird, der in Gas 8 durchgeführt wird, kann in derselben Art bestimmt werden, indem beurteilt wird, ob die Geradheit des Werkstückes 2 oder ob sie nicht einen vordefinierten Wert erreicht hat.
Das Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung der vorliegenden Erfindung ist wie oben beschrieben zusammengesetzt. Folglich ist es möglich ein Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung zu erzeugen, dessen Produktivität hoch ist und welches Verfahren geeignet für hoch präzise Bearbeitung ist. Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben ist das Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung der vorliegenden Erfindung geeignet zur Verwendung in hoch präziser Funken-erosionsbearbeitungsarbeit.