Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drahtfunkenerosionsbearbeiten gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 3, worin eine elektrische Entladung in einer Spalte zwischen einer Drahtelektrode und einem zu bearbeitenden Gegenstand erzeugt wird, um den zu bearbeitenden Gegenstand zu bearbeiten.
Technologischer Hintergrund
[0002] Die Bearbeitung mittels Funkenerosion ist zu einer unentbehrlichen Technik geworden als Bearbeitungstechnik für Formen aus Metall usw. und hat eine weit verbreitete Verwendung gefunden auf dem Gebiet der Bearbeitung von Metallformen in der Automobilindustrie, in der Elektrogeräteindustrie, in der Halbleiterindustrie und in andern Industrien.
[0003] Fig.
6 ist eine erklärende Zeichnung, welche den Mechanismus der Funkenerosion darstellt, und in dieser Figur ist das Bezugszeichen 1 eine Elektrode, 2 ein zu bearbeitender Gegenstand, 3 eine Lichtbogensäule, 4 eine dielektrische Flüssigkeit und 5 die Bearbeitungsstäube, welche durch das Funkenerosionsverfahren gebildet werden. Der Bearbeitungsgegenstand 2 wird bearbeitet die folgenden Prozesszyklen (a) bis (e) (entsprechend (a) bis (e) in Fig. 6) wiederholt werden.
Spezifisch umfassen diese Prozesse (a) die Bildung einer Lichtbogensäule 3 unter Erzeugung einer Entladung, (b) ein lokaler Fusionsprozess und Verdampfung der dielektrischen Flüssigkeit aufgrund der thermischen Energie, welche durch die Entladung freigesetzt wird, (c) Bildung einer Verdampfungsexplosionkraft der dielektrischen Flüssigkeit 4, (d) Streuung der fusionierten Teile (Bearbeitungsstäube 5) und (e) Abkühlungsprozess, Verfestigungsprozess und Isolierungswiedergewinnungsprozess zwischen den Elektroden durch die dielektrische Flüssigkeit.
[0004] Unter den Funkenerosiosbearbeitungsvefahren bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf Bohrverfahren, Schneidverfahren und dergleichen.
Im Hinblick auf die Drahtschneidefunkenerosionsbearbeitung besteht ein Bedarf nach hoher Präzision, und beispielsweise besteht im Bearbeitungsprozess für Hochpräzisionsformen, welche in der Halbleiterindustrie usw. verwendet werden, eine Nachfrage nach hoher Bearbeitungspräzision von etwa 1 bis 2 Microm.
[0005] Fig. 7 beinhaltet Zeichnungen für die Erklärung eines Beispiels eines Bearbeitungsprozesses, welcher eine konventionelle Drahtfunkenerosionsbearbeitung beinhaltet. In Fig. 7 ist das Bezugszeichen 1a eine Drahtelektrode, 2 ist der zu bearbeitende Gegenstand, 4a ist Wasser, welches eine dielektrische Flüssigkeit ist, 6 ist ein ursprüngliches Loch.
Fig. 7 (a) stellt einen ersten Schnitt dar, welcher einem Rohbearbeitungsprozess entspricht, Fig. 7 (b) stellt einen zweiten Schnitt dar, welcher einer Zwischenstufe eines abschliessenden Bearbeitungsprozesses entspricht, nach dem Grobbearbeitungsprozess, und Fig. 7 (c) stellt einen dritten Schnitt dar, welcher einem abschliessenden Feinbearbeitungsprozess entspricht.
[0006] Im ersten Schneidbearbeitungs-Beispiel gemäss Fig. 7 (a) wird die Drahtelektrode 1 (a) durch das ursprüngliche Loch 6 eingeführt, so dass ein Bohrverfahren durch den Bearbeitungsgegenstand 2 durchgeführt werden kann.
Beim ersten Schnitt dieser Art ist eine strikte Oberflächenrauheit und -Präzision nicht erforderlich, da die Oberflächenrauheit und -Präzision in den nachfolgenden Prozessen eingestellt werden, und es insbesondere wesentlich ist, die Bearbeitungsgeschwindigkeit so zu erhöhen, dass die Produktivität erhöht wird. Um die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Drahtfunkenerosionsbearbeitungsverfahren zu erhöhen, wird das Wasser intensiv der Spalte zwischen den Elektroden zugeführt, damit die Bearbeitungsstäube wirkungsvoll von der Spalte zwischen den Elektroden entfernt werden können.
Um im Weiteren Unregelmässigkeiten beim Wasser 4a, welches der Spalte zwischen den Elektroden zugeführt wird, zu vermeiden und ebenfalls um einen Unterbruch der Verbindung der Drahtelektrode 1a zu vermeiden, wird ein Verfahren angewendet, in welchem ein nicht dargestelltes Bearbeitungsgefäss mit Wasser 4a gefüllt wird, in das der Bearbeitungsgegenstand 2 eingetaucht wird.
[0007] Die Prozesse des zweiten Schnittes ((b) in Fig. 7) und des dritten Schnittes ((c) in Fig. 7) nach dem ersten Schnitt ((a) in Fig. 7) werden ebenfalls in Wasser als dielektrische Flüssigkeit durchgeführt.
[0008] Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Spannungs- und Stromwellenform der Spalte zwischen Elektroden. In Fig. 8 stellt V eine Spannung zwischen den Elektroden dar, I stellt einen Strom zwischen Elektroden dar und t stellt die Zeit dar.
Zum Zeitpunkt T1 wird eine Spannung zwischen der Drahtelektrode 1a und dem zu bearbeitenden Gegenstand 2 angelegt. Wenn die Spannung angelegt ist, wird eine anziehende elektrostatische Kraft zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode ausgeübt, so dass die Drahtelektrode 1a, die eine kleinere Steifigkeit hat, durch die elektrostatische Kraft gegen den zu bearbeitenden Gegenstand 2 gezogen wird. Die Drahtelektrode 1a beginnt wegen dieser Anziehung zu vibrieren und es wird sehr schwierig, einen Bearbeitungsprozess mit hoher Präzision durchzuführen, wegen der vibrierenden Elektrode.
[0009] Zum Zeitpunkt T2 erzeugt die Entladungsenergie eine Verdampfungsexplosionskraft in der dielektrischen Flüssigkeit (siehe z.B.
(c) in Fig. 6), eine grössere Kraft wird auf die Drahtelektrode 1a durch die Verdampfungsexplosionskraft der dielektrischen Flüssigkeit in einer Richtung, die entgegengesetzt zum bearbeitenden Objekt 2 ist, ausgeübt, wobei die Bildung von Vibrationen Unregelmässigkeiten in der Form des zu bearbeitenden Gegenstandes 2 verursachen, was zu einem Abbau der Präzision führt.
[0010] Drahtfunkenerosionsbearbeitung wird normalerweise in Verfahren zur Herstellung von Halbleitergeräten verwendet. Beispielsweise wird die Funkenerosionsbearbeitung gewöhnlich bei der Bearbeitung von Metallformen für IC Führungsrahmen verwendet.
Es besteht eine Nachfrage nach einer extrem hohen Präzision bei der Drahtfunkenerosionsbearbeitung und nach einer glatten Oberflächenrauheit, wie 1 Microm bei der Präzision der Form, und nicht mehr als 1 Microm Rmax bei der Oberflächenrauheit, wobei die Anwendungen, welche eine hohe Produktivität erfordern, zunehmen. Im Lichte dieser Anmeldung ist die Vibrationserzeugung der Elektrode recht ungünstig.
[0011] Im Hinblick auf Verfahren zum Lösen solcher Probleme mit der Drahtfunkenerosionsbearbeitung in einer Lösung wurde eine Technik offenbart, welche sich auf eine Drahtfunkenerosionsbearbeitung in Luft bezieht, in welcher ein Drahtfunkenerosionsverfahren durchgeführt wird, ohne dass eine dielektrische Flüssigkeit zwischen den Elektroden eingesetzt wird.
("Improvement of Accuracy of Second-Cut using Dry WEDM"), Adachi, et al, Tokyo University of Agriculture and Technology, p 154, Molding technique, Vol. 14, 7<th> issue, 1999, Nikkan Kogyo Newspaper). Diese Technik offenbart, dass ein Drahtfunkenerosionsverfahren in der Luft es möglich macht, die Präzision der Begrenzung der Oberfläche, die in den zu bearbeitenden Gegenstand geschnitten wird, zu verbessern.
Demzufolge ist die Errungenschaft, vom Standpunkt der Bereitstellung einer hohen Präzision aus, grossartig; der Verarbeitungsgrad ist jedoch langsam wie etwa 1/10 der Bearbeitung in einer Lösung, was zu einem Problem bei der praktischen Verwendung wegen der tiefen Produktivität führt. Überdies hat diese Technik nichts über Mittel für Anwendungen offenbart, welche eine höhere Präzision erfordern oder Anwendungen, welche eine hohe Qualität der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes erfordern.
Offenbarung der Erfindung
[0012] Die vorliegende Erfindung löst die oben erwähnten Probleme.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Drahtfunkenerosionsbearbeitung zur Verfügung zu stellen, welche zweckmässig sind für die Hochpräzisionsverarbeitung mit hoher Produktivität. Überdies ist es ein weiteres Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Drahtfunkenerosionsbearbeitung zur Verfügung zu stellen, welche zweckmässig für die Bearbeitung in hoher Qualität sind.
[0013] Das Funkenerosionsverfahren gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Erzeugung einer elektrischen Entladung in einer Spalte zwischen einer Drahtelektrode und einem zu bearbeitenden Gegenstand, wobei der zu bearbeitende Gegenstand bearbeitet wird, der zu bearbeitende Gegenstand in der Umgebung einer dielektrischen Flüssigkeit roh bearbeitet wird,
der zu bearbeitende Gegenstand in einer gasförmigen Umgebung fein bearbeitet wird, wobei ein Druckgas in die Spalte zwischen die Elektrode und den zu bearbeitenden Gegenstand eingeleitet wird.
[0014] Im oben erwähnten Drahtfunkenerosionsverfahren wird mindestens ein Gas verwendet, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, einem inerten Gas und einem isolierenden Gas.
[0015] Die Drahtfunkenerosionsvorrichtung gemäss einem weiteren Aspekt dieser Erfindung beinhaltet eine Entladungseinheit, welche eine elektrische Entladung in einer Spalte zwischen einer Drahtelektrode und einem zu bearbeitenden Gegenstand erzeugt, wobei der zu bearbeitende Gegenstand bearbeitet wird, eine Versorgungseinheit für die Versorgung mit einer dielektrischen Flüssigkeit,
welche eine unter Druck stehende dielektrische Flüssigkeit in die Spalte zwischen der Drahtelektrode und dem zu bearbeitenden Gegenstand einleitet, und eine Versorgungseinheit für ein Gas, welche ein Druckgas in die Spalte zwischen der Drahtelektrode und dem zu bearbeitenden Gegenstand einleitet.
[0016] Der oben erwähnte Drahtfunkenerosionsapparat beinhaltet im Weiteren eine Schalteinheit, welche eine unter Druck stehende Flüssigkeit einer Düse zuführt, und um diese unter Druck stehende Flüssigkeit zur dielektrischen Flüssigkeit oder zum Gas umzuschalten, oder das Gas wird auf solche Weise zugeführt, dass sie durch die oben erwähnte Versorgungseinheit für die dielektrische Flüssigkeit und eine Versorgungseinheit für Gas gebildet wird.
[0017] In der oben erwähnten Drahtfunkenerosionsvorrichtung besteht das Gas mindestens aus einer Art,
die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, einem inerten Gas und einem isolierenden Gas.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0018]
<tb>Fig. 1<sep>ist eine erklärende Zeichnung, welche ein Beispiel einer Drahtfunkenerosionsbearbeitungsmethode gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
<tb>Fig. 2<sep>ist eine erklärende Darstellung, welche den verschobenen Anteil einer Drahtelektrode in einem Drahtfunkenerosionsverfahren anzeigt.
<tb>Fig. 3<sep>ist eine erklärende Zeichnung, welche ein Beispiel eines Drahtfunkenerosionsverfahrens in einer dielektrischen Flüssigkeit zeigt.
<tb>Fig. 4<sep>ist eine erklärende Zeichnung, welche ein Beispiel eines Drahtfunkenerosionsverfahrens in einem Gas zeigt.
<tb>Fig. 5<sep>ist eine Zeichnung, welche ein strukturelles Beispiel einer Gasversorgungseinheit zeigt, welche ein Gas in eine Spalte zwischen den Elektroden in einem Drahtfunkenerosionsapparat einleitet, zeigt.
<tb>Fig. 6<sep>ist eine erklärende Zeichnung, welche einen Mechanismus des Funkenerosions-Verfahrens zeigt.
<tb>Fig. 7<sep>ist eine erklärende Zeichnung, welche ein Beispiel eines Bearbeitungsverfahrens in einem Drahtfunkenerosionsverfahren zeigt.
<tb>Fig. 8<sep>ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel einer Spannung zwischen Elektroden- und einer Stromwellenform zeigt.
Beste Art für die Ausführung der Erfindung
[0019] Fig. 1 beinhaltet eine Zeichnung für die Erklärung einer Drahtfunkenerosionsbearbeitungsmethode in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 (a) und 1 (b) stellt das Bezugszeichen 1a eine Drahtelektrode dar, 2 ist ein zu bearbeitender Gegenstand, 4a ist Wasser, welches eine dielektrische Flüssigkeit ist, 6 ist ein ursprüngliches Loch und 7 ist ein Gas, wie Luft. Fig. 1 (a) zeigt einen ersten Schnitt, in einem Rohbearbeitungsprozess und Fig. 1 (b) zeigt einen zweiten Schnitt, in einem Feinbearbeitungsprozess, welcher nach der Rohbearbeitung durchgeführt wird.
Diese Namen, der erste Schnitt und der zweite Schnitt, werden der Bequemlichkeit halber für die Erklärung verwendet und die Drahtfunkenerosionsbearbeitung wird nicht notwendigerweise durch diese beiden Bearbeitungsverfahren fertig gestellt. Wenn eine hohe Präzision erforderlich ist, werden die Verfahren manchmal bis zu 7-mal oder 8-mal durchgeführt.
[0020] Wie die Bearbeitung durchgeführt wird, soll nun erklärt werden: Der erste Schnitt, welcher in Fig. 1 (a) dargestellt ist, ist ein Bohrverfahren in einem zu bearbeitenden Gegenstand 2, in dem ermöglicht wird, dass die Drahtelektrode 1a durch das ursprüngliche Loch 6 durchdringt.
Im Fall des ersten Schnittes ist eine genaue Oberflächenrauheit und -präzision nicht erforderlich, da die Oberflächenrauheit und -präzision in den nachfolgenden Verfahrensschritten erzielt werden, und insbesondere ist es essentiell, die Verfahrensgeschwindigkeit zu erhöhen, damit die Produktivität erhöht wird, und in gleicher Weise wie in Fig. 7, welche den Stand der Technik zeigt, wird Wasser 4a, das eine dielektrische Flüssigkeit ist, zwischen den Elektroden eingesetzt und der Bearbeitungsprozess durchgeführt.
In einem normalen Drahtfunkenerosionsverfahren wird nach dem ersten Schnitt das Bearbeitungsverfahren ebenfalls in der dielektrischen Flüssigkeit durchgeführt; dieses Verfahren ist jedoch nicht zweckmässig für Hochpräzisionsbearbeitung, da das Vibrations-Problem usw. bei der Drahtelektrode 1a wie beim "Technologischen Hintergrund" der vorliegenden Erfindung beschrieben, besteht.
Diese Erfindung führt einen Bearbeitungsprozess durch, ohne dass eine dielektrische Flüssigkeit zwischen die Elektroden eingesetzt wird, so dass die Präzision der Form und der Oberflächenrauheit des zu bearbeitenden Gegenstandes verbessert werden.
[0021] Im zweiten Schnitt, welcher den Feinbearbeitungsprozess gemäss Fig. 1b darstellt, wird, um die Bearbeitungspräzision zu erhöhen, unter Unterdrückung der Vibration der Drahtelektrode 1a, nicht ein Bearbeitungsprozess in der dielektrischen Flüssigkeit 4a, jedoch ein Bearbeitungsprozess in einem Gas 7 durchgeführt.
Das Drahtfunkenerosionsverfahren in einem Gas dieser Art macht es möglich, die Vibration usw. der Drahtelektrode 1a zu unterdrücken, wie dies nachstehend beschrieben wird.
[0022] In andern Worten ist die elektrostatische Kraft, welche zwischen der Drahtelektrode 1a und dem zu bearbeitenden Gegenstand 2 auftritt, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird, proportional zur dielektrischen Konstante zwischen den Elektroden;
wenn sie demzufolge auf der Basis der gleichen Elektrode-zu-Elektrode-Distanz ausgerechnet wird, beträgt die elektrostatische Kraft, wenn das Gas 7 zwischen den Elektroden eingesetzt wird, einen bis mehrere Zehntel der oben genannten elektrostatischen Kraft, im Vergleich mit dem Fall, wo Wasser 4a zwischen den Elektroden eingesetzt wird (z.B. ist die dielektrische Konstante am kleinsten im Vakuum und die dielektrische Konstante im Wasser beträgt ungefähr 80-mal diejenige von Vakuum). Überdies wird die Verdampfungsexplosionskraft, welche durch die Entladung verursacht wird, durch die Lösung gebildet, welche zwischen den Elektroden eingesetzt wird; demzufolge besitzt die Drahtelektrode 1a im Fall, wenn nur Gas 7 zwischen den Elektroden eingesetzt wird, kaum einen Einfluss von der Verdampfungsexplosionkraft.
Folglich ist es möglich, die Vibration usw. der Drahtelektrode 1a zu unterdrücken.
[0023] Da, wie oben beschrieben, die Funkenerosionsbearbeitung im Gas es möglich macht, die Vibration usw. der Drahtelektrode 1 a zu unterdrücken, wird es möglich, die Formpräzision und die Präzision der Oberflächenrauheit im zu bearbeitenden Objekt zu verbessern. Überdies hat die Gasfunkenerosion insofern Vorteile, als der Erlaubnisbereich des Verschiebungsbeitrages einer Drahtelektrode für jede Bearbeitungsbedingung erweitert wird. Fig. 2 umfasst Zeichnungen, welche das Konzept des Verschiebungsbetrages der Drahtelektrode erklärt (ein Betrag, durch welchen die Drahtelektrode sukzessiv auf die Seite des zu bearbeitenden Gegenstandes in Übereinstimmung mit der Anzahl Bearbeitungsprozesse verschoben wird).
Fig. 2a zeigt einen ersten Schnitt; Fig. 2b zeigt einen zweiten Schnitt und Fig. 2c zeigt einen dritten Schnitt. In den Fig 2a bis 2c bedeutet das Bezugszeichen 1a eine Drahtelektrode, 2 ist ein zu bearbeitender Gegenstand und A zeigt eine fortschreitende Bearbeitungsrichtung (eine relative Verschiebungsrichtung der Drahtelektrode 1a bezüglich des zu bearbeitenden Gegenstandes 2). Der Verschiebungsbetrag ist ein Wert, welcher durch einen Betrag des Bearbeitungsprozesses unter bestimmten Bearbeitungsbedingungen bestimmt wird. Der Betrag des Bearbeitungsprozesses unter einer bestimmten Bearbeitungsbedingung ist jedoch ein Betrag, welcher in einem weiten Bereich variiert, in Abhängigkeit der Zufuhrgeschwindigkeit der Drahtelektrode, des Fertigstellungszustandes unter den vorgängigen Bedingungen usw.
Aus diesem Grund müssen die Bearbeitungsbedingungen der Drahtfunkenerosionsbearbeitung bestimmt werden, indem Bedingungssequenzen auf Basis der ausgewählten Bedingungen bestimmt werden, aus den Resultaten von verschiedenen Bearbeitungsdesks, welche für Verschiebungsbeiträge der Drahtelektrode, Zufuhrraten der Drahtelektrode usw. von der Rohbearbeitung bis zur Feinbearbeitung bestimmt werden.
Das bedeutet, dass bezüglich der Bearbeitung ein kleiner Freiraum besteht und z.B wenn sogar eine kleine Verminderung im Anteil der Bearbeitung besteht und ein Versuch gemacht wurde, einen zusätzlichen Bearbeitungsprozess durchzuführen, um die Dimension fertig zu stellen, ist es schwierig, einen zweckmässigen Bearbeitungsprozess durchzuführen.
[0024] Fig. 3 umfasst eine Zeichnung, welche ein Beispiel eines Drahtelektrodenfunkenerosionsverfahrens in einer dielektrischen Flüssigkeit zeigt. In Fig. 3 (a) und 3 (b) bedeutet das Bezugszeichen 1a eine Drahtelektrode, 2 ist ein zu bearbeitender Gegenstand und A ist die Richtung des Bearbeitungsfortschrittes. Fig. 3a zeigt einen Zustand der Bearbeitung unter finalen Feinbearbeitungsbedingungen, und das Ziel ist die Bearbeitung auf eine Zielbearbeitungsposition.
Ein Beispiel von Fig. 3a zeigt jedoch in einem Zustand in welchem, verschieden vom Ziel, das aktuelle Resultat der Bearbeitung fehlschlägt, die nötige Position einzunehmen, wobei ein kleiner Anteil bleibt. Unter der Annahme, dass ein Unterschied zwischen der Zielbearbeitungsposition und der aktuellen Bearbeitungsposition besteht, zum Beispiel 2 Microm, wird es als normal betrachtet, dass ein zusätzlicher Bearbeitungsprozess durchgeführt werden kann, indem die Drahtelektrode 1a 2 Microm gegen die Seite des zu bearbeitenden Gegenstandes 2 verschoben wird, so dass die Zielbearbeitungsposition letztendlich erreicht wird.
Da jedoch der Zustand der Bearbeitungsseite zum Zeitpunkt der vorgängigen Feinbearbeitung und der Zufuhrrate usw. der Drahtelektrode verschieden sind von denjenigen nach der zusätzlichen Bearbeitung, ist es schwierig in vielen Fällen eine Feinbearbeitung mit den Zieldimensionen durchzuführen. Wie z.B. in Fig. 3 (b) gezeigt, besteht ein Ausgleich zwischen der Bearbeitungspositition bei der zusätzlichen Bearbeitung und der Zielbearbeitungsposition.
[0025] Fig. 4 umfasst Zeichnungen, welche ein Beispiel eines Gasdrahtfunkenerosionsverfahrens zeigen. In Fig. 4 (a) und 4 (b) ist das Bezugszeichen 1a eine Drahtelektrode, 2 ist ein zu bearbeitender Gegenstand und A ist die Richtung des Bearbeitungsfortschrittes.
In einem Fall, wo der gleiche Bearbeitungsprozess wie in Fig. 3 durchgeführt wird, wird ein zusätzlicher Bearbeitungsprozess wie in Fig. 4 (b) im gasförmigen Zustand durchgeführt, da die Entladungsspalte eng ist, ist es möglich, die Bearbeitung bei Positionen durchzuführen, welche näher bei den Zieldimensionen liegen. In andern Worten ist dies zweckmässig für einen Hochpräzisionsbearbeitungsprozess. Der Grund hierzu ist, dass um eine hochpräzise Bearbeitungsdimension zu erhalten, der Bearbeitungsprozesss unter Bedingungen durchgeführt werden muss, in welchen Faktoren wie die Oberflächenrauheit vor der Bearbeitung, die Bearbeitungsbedingungen und die Verschiebungsrate der Drahtelektrode miteinander zusammentreffen; und Fehler, welche auftreten, wenn diese Bedingungen verschieden sind, kleiner werden, wenn die Bearbeitungsspalte G verkleinert wird.
Das bedeutet, dass nicht nur die Tatsache, dass in einer Sequenz von Bearbeitungsprozessen von der Rohbearbeitung bis zur Feinbearbeitung, die Bearbeitung durchgeführt wird um eine Zielform zu bilden, jedoch ebenfalls die Tatsache, dass wenn die Dimension der Form ausgeglichen ist, die Korrektur der Form leicht durch einen zusätzlichen Bearbeitungsprozess durchgeführt werden kann.
[0026] Wie oben beschrieben ist die Gasdrahtfunkenerosionsbearbeitung wirkungsvoll in einem Hochpräzisionsbearbeitungverfahren; es besteht jedoch ebenfalls das Problem, dass, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben, die Bearbeitungsgeschwindigkeit langsam ist, im Vergleich mit der Lösung des Drahtelektrodenfunkerosionsverfahrens.
Der Hauptgrund hierzu besteht darin, dass der abgebaute Anteil des zu bearbeitenden Gegenstandes reduziert wird, da, im Unterschied zur Lösung der Funkenerosionsbearbeitung, die Verdampfungsexplosionskraft, welche durch die Entladung gebildet wird, nicht ausgeübt wird, und dass der Bearbeitungsstaub, welcher durch die Bearbeitung entfernt wird, an der Drahtelektrode und an der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes haften kann, was den Bearbeitungsprozess unstabil macht. Überdies verursacht solch ein unstabiler Bearbeitungsprozess eine Verminderung der Bearbeitungspräzision des zu bearbeitenden Gegenstandes.
[0027] Fig. 5 zeigt Zeichnungen, welche ein strukturelles Beispiel einer Gasversorgungseinheit zeigen, welche der Spalte zwischen den Elektroden ein Druckgas zuführt, um eine Adhäsion der Bearbeitungsstäube zu vermeiden.
In Fig. 5 (a) und 5 (b) steht das Bezugszeichen 1a für eine Drahtelektrode, 2 ist ein zu bearbeitender Gegenstand, 7 ist ein Gas, 7a ist ein Gasfluss, und 8 ist eine Gasversorgungseinheit. Die Gasversorgunseinheit 8 versorgt Gas 7 (Gasfluss 7a in Fig. 5) von der Peripherie der Drahtelektrode 1a zum Spalt zwischen der Drahtelektrode 1a und dem zu bearbeitenden Gegenstand 2 (in Z-Richtung in Fig. 5), dies wird z.B. realisiert durch Anordnung einer Düse an der Peripherie der Drahtelektrode 1a, so dass Druckgas zugeführt werden kann. Eine solche Struktur der Gasversorgungseinheit 8 macht es möglich, dass die Bearbeitungsstäube durch das Druckgas 7 weggeblasen werden können.
Demzufolge wird es möglich, die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Gasdrahtelektrodenfunkenerosionsbearbeitung zu erhöhen und den Abbau der Bearbeitungspräzision zu vermeiden. Überdies, wenn die Rohbearbeitung durch die Lösungsdrahtfunkenerosionsbearbeitung durchgeführt wird, während die Feinbearbeitung durch die Gasdrahtelektrodenfunkenerosionsbearbeitung durchgeführt wird, werden die Leitungen unter Verwendung von Ventilen geschaltet, so dass die Flüssigkeit, welche durch die Düse, welche an der Peripherie der Drahtelektrode 1a angeordnet ist, zur dielektrischen Flüssigkeit oder zum Gas geschaltet werden kann. Demzufolge ist es möglich, die Zufuhreinheit für die dielektrische Flüssigkeit und die Gaszufuhreinheit in einem Schaltmodus zu verwenden.
Ein solcher Arbeitsschritt zwischen der Rohbearbeitung und der Feinbearbeitung ermöglicht eine wirkungsvollere Durchführung des Bearbeitungsverfahrens am zu bearbeitenden Gegenstand.
[0028] Bekanntlich wird bei der Gasdrahtfunkenerosionsbearbeitung Sauerstoffgas als Gas 7 verwendet, welches zwischen die Elektroden geleitet wird, durch die Gasversorgungseinheit 8, damit die Bearbeitungsrate im Vergleich mit der Bearbeitung in der Luft ungefähr verdoppelt wird. Dies rührt vermutlich daher, dass die Zufuhr von Sauerstoffgas den Effekt des Wegblasens von geschmolzenem Bearbeitungsgegenstand durch die Entladung erhöht und ebenfalls ermöglicht, dass die Entladungsenergie leicht durch den zu bearbeitenden Gegenstand absorbiert werden kann, um die Menge des entfernten Materials des zu bearbeitenden Gegenstandes zu erhöhen.
Wenn überdies Sauerstoff zwischen die Elektroden geführt wird, wird eine chemische Reaktion im Plasma möglich, welche durch die Entladung verursacht wird, wobei es ermöglicht wird, Sauerstoff oder Verunreinigungen wie Schwefel in Gase, wie CO2 und SO2, umzuwandeln, so dass sich diese entfernen.
[0029] Wenn im Übrigen Stickstoffgas als Gas 7 verwendet wird, um zwischen die Elektroden durch die Gasversorgungseinheit 8 zu leiten, wird es möglich, dass die Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes nitriert wird, was die Härte der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes erhöht und ebenfalls die Dauerhaftigkeit des zu bearbeitenden Gegenstandes verbessert.
[0030] Wenn im Weiteren Wasserstoffgas als Gas 7 verwendet wird, um zwischen die Elektroden durch die Gasversorgungseinheit 8 zu leiten, wird eine chemische Reaktion im Plasma ermöglicht,
welche durch die Entladung verursacht wird, wobei es möglich wird, Verunreinigungen wie Sauerstoff an der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes als H2O zu entfernen.
[0031] Im Fall, wenn ein inertes Gas als Gas 7 verwendet wird, um zwischen die Elektroden durch die Gasversorgungseinheit 8 zu leiten, werden chemische Reaktionen, welche durch die Entladung verursacht werden unterdrückt, wobei es möglich wird, den Entfernungsprozess durchzuführen ohne dass Änderungen der Substanz an der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes verursacht werden.
[0032] Wenn überdies ein isolierendes Gas, wie SF6 oder CF4, als Gas 7 für die Zufuhr zwischen die Elektroden durch die Gaszufuhr Einheit 8 verwendet wird, wird es möglich,
die Elektrode-zu-Elektrode-Spalte für die Entladung zu verkleinern und folglich einen Bearbeitungsprozess mit hoher Präzision durchzuführen.
Industrielle Anwendbarkeit
[0033] Wie oben beschrieben ist das Drahtelektrodenfunkenerosionsverfahren der vorliegenden Erfindung zweckmässig für die Verwendung für ein Funkenerosionsverfahren mit hoher Präzision.