DE112012003796B4

DE112012003796B4 - Bearbeitungsdatenerzeugungsverfahren für kombinierte Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung und kombinierte Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012003796B4
Application number: DE112012003796.0T
Authority: DE
Inventors: c/o Panasonic Corp. Shindo Takashi; c/o Panasonic Corp. Uchinono Yoshiyuki; c/o Panasonic Corp. Okugawa Kimitake; c/o Panasonic Corp. Urata Noboru; c/o Panasonic Corp. Kuroki Syoji; c/o Panasonic Corp. Fukuoka Akira; c/o Panasonic Corp. Sakaguchi Atsushi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2032-12-15
Also published as: CN103858063A; CN103858063B; WO2013089279A1; JPWO2013089279A1; WO2013089279A4; DE112012003796T5; US10052726B2; JP5695214B2; US20150025667A1

Abstract

Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung (100) zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück (80), wobei die Bearbeitungsvorrichtung umfasst: ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel (10; 15) zum Grobbearbeiten des Werkstückes (80); ein Präzisionsbearbeitungsmittel (30) zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes (81); und ein Formmessmittel (50) zum Messen einer Form des Werkstückes (80) bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels (10; 15) und des Präzisionsbearbeitungsmittels (30), wobei die Erstellung der Bearbeitungsdaten Gebrauch macht von: Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes (80); Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück (80) durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel (10; 15); und ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung und zudem eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück durch eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitung und zudem das Verfahren zum Erstellen der Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer derartigen Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Auf industriellem Gebiet allgemein werden üblicherweise Bearbeitungsprozesse durchgeführt, um einen Materialkörper (beispielsweise einen Körper aus Metall, Holz oder Kunststoff) derart teilweise zu beschneiden, dass der Körper eine gewünschte Form aufweist. Es werden beispielsweise Schneidprozesse wie Drehen (turning), Fräsen (milling) und Planmachen (planning) durchgeführt, um gewünschte Erzeugnisse oder Teile herzustellen.
Bei Massenfertigung von komplizierten Erzeugnissen und Teilen wird beispielsweise allgemein eine Metallform zum Formen durch den Bearbeitungsprozess hergestellt. Die Metallform wird zum Bereitstellen von verschiedenen Typen von geformten Erzeugnissen verwendet. In jüngster Zeit haben elektrische Vorrichtungen und elektronische Vorrichtungen jedes Jahr ihre Größen verringert und ihre Funktionen verbessert, was offensichtlich eine Miniaturisierung und eine hohe Funktionalität von Teilen, die bei derartigen Vorrichtungen verwendet werden, bedingt. Daher ist entsprechend bei Metallformen zum Formen derartiger verschiedener Teile oder Erzeugnisse mit Anforderungen an Miniaturisierung und hohe Funktionalität eine Herstellung durch einen Bearbeitungsprozess mit ausreichender Genauigkeit der Miniaturisierung erforderlich.
Die Veröffentlichung H. K. Tönsfoff, et al. „Advanced 3D-CAD-Interface for Micro Machining with Excimer Lasers”, Proc. SPIE, Design, Test and Microfabrication of MEMS and MOEMS, Vol. 3680, 1999, S. 340–348), beschreibt eine 3-D-CAD Schnittstelle für Mikrostrukturierung Prozesse mittels Excimer-Laser. Die Mikrostrukturierung basiert auf iterativer Laserablation mit einzelnen Laserpulsen. Um die Bearbeitungszeit zu minimieren, wird ein Minimieren der einzelnen Ablationen vorgeschlagen, das durch Kombination benachbarter Ablationen innerhalb eines Querschnitts erzielt wird. Die Kombination unterschiedlicher Ablationsquerschnitte wird im Prozess durch flexibler Strahlformung bewerkstelligt.
Die Patentdruckschrift 3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Glaskeramikkuppeln umfasssend Bereitstellen eines Kuppelrohlings aus Glaskeramikmaterial, wobei der Rohling eine Längsachse aufweist. Eine Schicht des Glaskeramikmaterials wird von einer Grobbearbeitungsoberfläche der Kuppel mittels eines Hochleistungslasers grob bearbeitet, während der Rohling um seine Längsachse gedreht wird. Dabei bewegt sich der Einwirkungspunkt des Laserstrahls längs des Kuppelrohlings parallel zu dessen Längsachse. Nach der Grobbearbeitung wird das Glaskeramikmaterial von der Grobbearbeitungsoberfläche aus durch eine Feinbearbeitungstechnik bearbeitet, vorzugsweise durch mechanisches Schleifen oder Abschleifen.
Patentdruckschriften (Patentdruckschriften des Standes der Technik)

Patentdruckschrift 1: JP H09-225 947 A
Patentdruckschrift 2: JP 2001-79 854 A
Patentdruckschrift 3: DE 696 29 756 T2

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die herkömmlichen Bearbeitungen können jedoch nicht zufriedenstellend bei Metallformen, die der aktuellen Miniaturisierung bedürfen, wirken. In einem Fall beispielsweise, in dem die Metallformen durch Bearbeiten von schwer zu schneidenden Materialien, so beispielsweise von ultrahartem Material und gehärtetem Stahl, hergestellt werden, tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Lebensdauer eines Bearbeitungswerkzeuges verkürzt wird, was zu einer Zunahme der Herstellungskosten und der Bearbeitungszeit führt. Dies wird zudem erschwert, wenn die Metallformen stärker miniaturisiert und feiner werden. Aus diesem Grund muss das Formdesign der geformten Erzeugnisse (das heißt das Formdesign der Metallform oder des endgültigen Erzeugnisses) aus praktischen Erwägungen heraus geändert werden.
Es kann ein Versuch dahingehend unternommen werden, dass der Typ der Schneidwerkzeuge entsprechend gewählt wird. Das Schneidwerkzeug muss jedoch mit dem Werkstück während des Schneidprozesses in Kontakt sein, was die Lebensdauer des Werkzeuges verkürzt und zudem mehr Zeit beansprucht. Es kann ein anderer Versuch dahingehend unternommen werden, dass ein kontaktfreier Bearbeitungsprozess (beispielsweise eine Laserbearbeitung) eingesetzt wird. Die Laserbearbeitung wird jedoch als Wärmeerzeugungsprozess betrachtet, bei dem mit einer Absorption eines Laserstrahles in dem Werkstück zu rechnen ist, weshalb die Laserbearbeitung für eine hochgenaue Bearbeitung nicht geeignet ist. Insbesondere wird die Laserbearbeitung im Allgemeinen als bei feinen Erzeugnissen mit genauen Anforderungen hinsichtlich Oberflächenrauheit und Form nicht verwendbar angesehen.
Bei einem tatsächlichen Bearbeitungsprozess, bei dem eine dreidimensionale Konvexkonkavität bei dem Werkstück geformt wird, ist es gängige Praxis, das Werkstück zu bearbeiten, während es nacheinander in seiner Dickenrichtung unter einer konstanten Zufuhrbedingung zugeführt wird. Mit anderen Worten, der Bearbeitungsprozess wird entsprechend einem voreingestellten konstanten Zuführausmaß mit Bereitstellung durch vorab erstellte Bearbeitungsdaten durchgeführt, bei denen das Niveau bzw. die Höhe des Werkstückes nacheinander in der Dickenrichtung des Werkstückes unter der konstanten Zufuhrbedingung geändert wird. Gleichwohl genügt gegebenenfalls in einigen Fällen kein Bearbeitungsprozess oder nur ein Bearbeitungsprozess in geringem Ausmaß einer bestimmten Bearbeitungsform. Demgegenüber kann auch ein ausgeprägtes Tiefbearbeiten für eine andere Bearbeitungsform erforderlich sein. Daher genügen die Bearbeitungsdaten über das voreingestellte konstante Zufuhrausmaß nicht notwendigerweise den Bedürfnissen des tatsächlichen Bearbeitungsprozesses.
Die vorliegende Erfindung ist unter den vorgenannten Umständen gemacht worden. Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer Bearbeitungsvorrichtung abstellt, die zum Herstellen eines miniaturisierten Erzeugnisses (insbesondere eines Mikroerzeugnisses mit Feinstruktur) geeignet ist. Die vorliegende Erfindung ist zudem auf die Bereitstellung einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung gerichtet, die mit einem System ausgestattet ist, in dem die vorgenannten Bearbeitungsdaten gespeichert sind.
Mittel zum Lösung der Probleme
Eingedenk des Vorbeschriebenen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück bereit,
wobei die Bearbeitungsvorrichtung umfasst:
ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel (das heißt eine elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung) zum Grobbearbeiten des Werkstückes;
ein Präzisionsbearbeitungsmittel (das heißt eine Präzisionsbearbeitungsvorrichtung) zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und
ein Formmessmittel (das heißt eine Formmessvorrichtung) zum Messen einer Form des Werkstückes bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und des Präzisionsbearbeitungsmittels,
wobei die Erstellung der Bearbeitungsdaten Gebrauch macht von:
Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes;
Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und
einem stereoskopischen Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form,
wobei die Bearbeitungsdaten zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
Der Bearbeitungsabschnitt für das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel wird auf Grundlage von Formen von Grobbearbeitungsbereichen mit Entstehung in der Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten extrahiert. Die Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten wird durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell derart erhalten, dass das stereoskopische Modell nacheinander in der Richtung der Oberfläche hiervon hin zu dem Inneren hiervon scheibenunterteilt wird. Sodann wird der Bearbeitungsabschnitt für das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel durch Bestimmen dessen extrahiert, ob der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist. Wenn beispielsweise der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, werden Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert, um die Bearbeitungsdaten über eine Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen. Wenn demgegenüber der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, werden Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der Bearbeitungsdaten versehen, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient.
Bei der Erstellung der Bearbeitungsdaten über die Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, oder bei der Erstellung der Bearbeitungsdaten durch zu diesen erfolgendes Hinzufügen der Bedingung der Endbearbeitung, die als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, wird vorgezogen, die Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte an eine vorab hergestellte Datenbank zu verweisen.
Es wird bevorzugt, wenn die Extraktion des Bearbeitungsabschnittes durch jeden von eingeschlossenen Bereichen durchgeführt wird, die als Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte definiert sind. Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, wenn die Bearbeitungsbereiche in jeweiligen der eingeschlossenen Bereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte extrahiert werden.
Es wird zudem bevorzugt, wenn entsprechend den Bearbeitungsdaten die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung eine Zufuhr (das heißt ein Zufuhrausmaß) einer Grobbearbeitung mit Durchführung durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und/oder eine elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsbedingung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels bewerkstelligt.
Bei der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung, bei der das Herstellungsverfahren der Bearbeitungsdaten entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel ein Laserbearbeitungsmittel sein. Das Präzisionsbearbeitungsmittel kann mit einem austauschbaren Schneidwerkzeug ausgestattet sein, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Planarwerkzeug, einem Formerwerkzeug, einem Fly-Cut-Werkzeug, einem Diamantdrehwerkzeug und einem Mikrofräswerkzeug besteht.
Darüber hinaus umfasst die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung des Weiteren ein Steuer- bzw. Regelmittel (das heißt eine Steuer- bzw. Regeleinheit) zum Steuern bzw. Regeln des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels oder des Präzisionsbearbeitungsmittels auf Grundlage von Information über die Form des Werkstückes, wobei die Form von dem Formmessmittel gemessen wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein Mikroteil des mikrobearbeiteten Erzeugnisses eine Abmessung von einigen zehn Nanometern bis einige Millimeter, das heißt eine Abmessung von etwa 10 nm bis etwa 15 mm oder etwa 10 nm bis etwa 3 mm auf. Die Abmessung des Mikroteiles des mikrobearbeiteten Erzeugnisses ist beispielsweise in dem Bereich von 10 nm bis 500 μm, 50 nm bis 1 μm oder in einigen Fällen 1 nm bis 1 μm. Beispiele der mikrobearbeiteten Erzeugnisse mit den Mikroteilabmessungen beinhalten eine Metallform für eine optische Linse und eine optische Linse.
Die vorliegende Erfindung stellt zudem eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung bereit. Dies ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die mikrobearbeitete Vorrichtung umfasst: ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel zum Grobbearbeiten des Werkstückes;
ein Präzisionsbearbeitungsmittel zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und
ein Formmessmittel zum Messen einer Form des Werkstückes bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und des Präzisionsbearbeitungsmittels,
wobei die Bearbeitungsvorrichtung des Weiteren ein System umfasst, das mit einem Speicher versehen ist, in dem Bearbeitungsdaten für die Bearbeitungsvorrichtung gespeichert sind,
wobei die Bearbeitungsdaten elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten sind aus der Ermittlung unter Verwendung von:
Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes; Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und
einem stereoskopischen Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form,
wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
Die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind Daten, bei denen eine Extraktion des Bearbeitungsabschnittes durch Bestimmen dessen durchgeführt wird, ob ein Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist. Die elektromagnetischen Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten können beispielsweise Daten sein, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert werden, um die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten über eine Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen. Demgegenüber können die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sein, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten versehen werden, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient.
Effekt der Erfindung
In Bezug auf den vorteilhaften Effekt der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung, für die die erstellten Bearbeitungsmittel bzw. die erstellten Bearbeitungsdaten verwendet werden, kann ein Mikroerzeugnis mit Feinstruktur innerhalb kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit sogar dann hergestellt werden, wenn ein derartiges Erzeugnis aus schwierig zu schneidenden Materialien, so beispielsweise aus ultrahartem Material und gehärtetem Stahl, hergestellt wird.
Insbesondere beinhaltet die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung eine Grobbearbeitung eines Werkstückes durch eine kontaktfreie elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung als primären Prozess (bei dem ein Großteil der zu bearbeitenden Teile durch die Grobbearbeitung abgetragen wird) und eine nachfolgende Präzisionsbearbeitung des grobbearbeiteten Werkstückes als sekundären Prozess unter Verwendung eines austauschbaren Schneidwerkzeuges. Entsprechend wird die Lebensdauer des Werkzeuges vergrößert, und es wird zudem die Bearbeitungszeit als Ganzes merklich verringert. Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung kann die Verarbeitungszeit um etwa 50% bis etwa 80% im Vergleich zu dem Fall aus dem Stand der Technik verkürzen, wobei das Mikroerzeugnis mit Feinstruktur aus dem schwer zu schneidenden Material lediglich unter Verwendung eines Schneidwerkzeuges hergestellt wird. Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung ermöglicht es, nicht nur eine beträchtliche Verringerung der Bearbeitungszeit durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung, die als Grobbearbeitung dient, sondern auch eine höhere Genauigkeit der Oberflächenrauheit und der Form durch die Präzisionsbearbeitung unter Verwendung des austauschbaren Schneidwerkzeuges zusammen mit einer Onboard-Messung zu erreichen. Im Ergebnis kann die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung auf geeignete Weise die Miniaturisierung und Mikrofertigung der Metallform ohne Ändern des Formdesigns des geformten Erzeugnisses (das heißt der Form des endgültigen Erzeugnisses und damit der Form der Metallform) erreichen. Dies führt zu einem Vorteil bei der Miniaturisierung und Mikrofertigung der elektrischen und elektronischen Vorrichtungen wie auch von verschiedenen Teilen, die darin verwendet werden. Als solches kann das Design eines gewünschten Feinerzeugnisses mit einer geringen Größe ohne Unterbrechung des Herstellungsprozesses selbst realisiert werden, wodurch ermöglicht wird, dass miniaturisierte elektrische und elektronische Vorrichtungen mit hohem Leistungsvermögen auf geeignete Weise konzipiert und entwickelt werden können.
Mit Blick auf die Bearbeitungsdaten aus der Erstellung durch die vorliegende Erfindung wird eine geeignete Anpassung des „Zufuhrausmaßes des Bearbeitungsprozesses” und der „elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsbedingung” in Abhängigkeit von der tatsächlichen Bearbeitungsform (insbesondere in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Wellen nutzenden Bearbeitungsform) ermöglicht. Die konstante Zufuhr des Werkstückes während des Bearbeitungsprozesses wird beispielsweise nicht mehr benötigt. Dies bedeutet, dass das Zufuhrausmaß des Werkstückes in Abhängigkeit von der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsform geeignet geändert werden kann. Dies führt zu einer Verringerung der Auftretenshäufigkeit der Zufuhr des Werkstückes während des Bearbeitungsprozesses. Man beachte, dass der elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsabschnitt einem Grobbearbeitungsabschnitt entspricht. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, ein größeres Zufuhrausmaß für einen derartigen Grobbearbeitungsabschnitt durchzuführen, was zu einer Gesamtverringerung der Auftretenshäufigkeit einer derartigen Zufuhr führt. Im Allgemeinen wird zur Durchführung der Bearbeitungszufuhr ein vorübergehendes Anhalten des Bearbeitungsprozesses des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels, gefolgt von einem Ändern des Niveaus bzw. der Höhe einer Plattform für das Werkstück benötigt. Eingedenk dessen kann die Verringerung der Auftretenshäufigkeit der Zufuhr des Werkstückes, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, die Zeit des gesamten Bearbeitungsprozesses verkürzen.
Entsprechend den Bearbeitungsdaten aus der Erstellung durch die vorliegende Erfindung (das heißt in der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung, die mit einem System ausgestattet ist, das einen Speicher aufweist, in dem die Bearbeitungsdaten gespeichert sind) kann das mikrobearbeitete Erzeugnis ohne Notwendigkeit einer individuellen Beurteilung hergestellt werden, was zum Erreichen eines effektiven Bearbeitungsprozesses führen kann. Dies bedeutet, dass die Zeit, die für die individuelle Beurteilung und den Vorgang im Zusammenhang mit dem Bearbeitungsprozess wie auch die Erstellung der Bearbeitungsdaten erforderlich ist, wegfallen oder verringert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Aufbaus einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung.
2 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung von charakteristischen Merkmalen einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitung.
3 zeigt ein schematisches Diagramm und einen Elektronenmikrograph zur Erläuterung der Größe eines Mikroteiles eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses.
4 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung des Konzeptes der arithmetischen mittleren Rauheit (Ra).
5 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Präzisionsbearbeitungsmittels/eines Präzisionsbearbeitungsprozesses.
6 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Formerwerkzeuges/einer Formerbearbeitung.
7 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Fly-Cut-Werkzeuges/einer Fly-Cut-Bearbeitung.
8 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Diamantdrehwerkzeuges/einer Diamantdrehbearbeitung.
9 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Mikrofräswerkzeuges/einer Mikrofräsbearbeitung.
10 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung des Vibrationsschneidens.
11A ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Formmessmittels, 11B ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung einer Erstellung von Daten für eine Korrekturbearbeitung.
12 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Rechenmittels in Form eines Computers.
13A ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem eine Form/Position der Spitze eines Werkzeuges gemessen wird, und 13B ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem ein Formmessmittel beweglich in einer vertikalen Richtung vorgesehen ist.
14 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem ein „Betrieb wenigstens einer Achse eines Tisches zum Montieren des Werkstückes” und ein „Betrieb wenigstens einer Achse eines Präzisionsbearbeitungsmittels und/oder eines elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels” in wechselseitiger Synchronisierung gesteuert bzw. geregelt werden.
15 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem ein Winkel eines einfallenden Laserlichtes aus einem Laserbearbeitungsmittel in Bezug auf ein Werkstück anpassbar ist.
16 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem ein Werkstück in einem beweglichen Zustand entlang Achsen einer Drehrichtung, einer horizontalen Richtung und/oder einer vertikalen Richtung (beispielsweise ein Werkstück im beweglichen Zustand entlang maximal sechs Achsen, wie in 16 gezeigt ist) vorgesehen ist.
17 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem eine Orientierung der Laserbestrahlung und/oder eines Werkstückes entsprechend einem Divergenzwinkel oder einem Sammelwinkel eines Lasers angepasst wird, wodurch eine vertikale Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird.
18 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles, bei dem eine „Grobbearbeitung, die von einer elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durchgeführt wird” und „Präzisionsbearbeitung” gleichzeitig durchgeführt werden.
19 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Abdeckung der vorliegenden Erfindung.
20A, 20B und 20C sind Ansichten zur Darstellung der Konzepte von Information und einem stereoskopischen Modell mit Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, wobei 20A das Konzept von Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes darstellt, 20B das Konzept von Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel darstellt und 20C ein stereoskopisches Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form darstellt.
21A, 21B und 21C sind Ansichten zur Darstellung des Konzeptes von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
22 ist eine Ansicht zur Darstellung des Konzeptes eines „Abschnittes der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung, entfernt von einem untersten Teil hiervon, der für die Serienbearbeitung, das heißt eine Grobtiefenbearbeitung geeignet ist” und eines „untersten Teiles des elektromagnetischen Wellen nutzenden Bearbeitungsabschnittes, der für die Grobendbearbeitung mit Durchführung für die nachfolgende Präzisionsbearbeitung geeignet ist”.
23 ist ein Flussdiagramm für die Erstellung von elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten.
24 sind Ansichten zur Darstellung des Konzeptes von eingeschlossenen Bereichen gemäß Definition als Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte.
25A und 25B sind Ansichten zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer tatsächlichen Zufuhr während eines Bearbeitungsprozesses, wobei 25A das Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung darstellt und 25B das Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik darstellt.
26 ist eine Ansicht zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Systems mit Verwendung in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
27 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Schleifwerkzeuges/einer Schleifbearbeitung.
28A und 28B sind die Ergebnisse bei Metallformen mit Herstellung bei „Beispiele”, wobei 28A Fall „A” zeigt, während 29B Fall „B” zeigt.
29 zeigt eine Übersicht über einen „Bestätigungstest für die Bedeutung des Erstellungsverfahrens von Bearbeitungsdaten”.
30 zeigt das Ergebnis des „Bestätigungstests für die Bedeutung des Herstellungsverfahrens von Bearbeitungsdaten”.
Ausführungsweisen der Erfindung
Anhand der begleitenden Zeichnung wird die Erfindung nunmehr detailliert beschrieben.
Zunächst wird eine grundlegende Struktur einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung beschrieben, die die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet. Man beachte, dass verschiedene Komponenten oder Elemente schematisch in der Zeichnung gezeigt sind, wobei deren Abmessungsanteile und Erscheinungsformen nicht notwendigerweise der Wirklichkeit entsprechen, da diese lediglich dem Zwecke eines leichteren Verständnisses der vorliegenden Erfindung dienen.
Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück. Wie schematisch in 1 gezeigt ist, umfasst die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100:
ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel 10 zum Grobbearbeiten des Werkstückes;
ein Präzisionsbearbeitungsmittel 30 zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und
ein Formmessmittel 50 zum Messen einer Form des Werkstückes bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels 10 und des Präzisionsbearbeitungsmittels 30.
Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel 10, das zur Durchführung einer Grobbearbeitung dient, dem Präzisionsbearbeitungsmittel 30, das zur Präzisionsbearbeitung des grobbearbeiteten Werkstückes mittels des Schneidwerkzeuges dient, das für eine Mikrobearbeitung (insbesondere für die Mikrobearbeitung des grobbearbeiteten Werkstückes) geeignet ist, und dem Formmessmittel 50, das zum Messen der Form des Werkstückes bei den vorbeschriebene Bearbeitungen dient, versehen ist (siehe 2 und 1).
Der Begriff „hybride Ultrapräzisionsbearbeitung” bezeichnet im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Mikroerzeugnis mit Feinstruktur durch eine Kombination von „elektromagnetischen Wellen” und „Präzisionsbearbeitung” hergestellt wird, wobei die Abmessung „La” oder „Lb” (siehe 3) des Mikroteiles des Erzeugnisses in dem Bereich von einigen zehn Nanometern bis einige Millimeter ist, das heißt in dem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 15 mm oder etwa 10 nm bis etwa 3 mm, insbesondere in dem Bereich von einigen 10 nm bis einige 10 μm, so beispielsweise 10 nm bis 500 μm und etwa 50 nm bis 1 μm oder in einigen Fällen etwa 1 nm bis etwa 1 μm. Damit bezeichnet der Begriff „Ultrapräzisionsbearbeitung” im Sinne der vorliegenden Beschreibung im Wesentlichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine genaue Bearbeitung des Werkstückes derart durchgeführt wird, dass das bearbeitete Werkstück die Mikroteilabmessung „La” oder „Lb” von einigen zehn Nanometern bis einige Millimeter, wie vorstehend beschrieben worden ist, aufweist. Insbesondere bezeichnet der Begriff „hybrid” im Sinne der vorliegenden Beschreibung im Wesentlichen eine Kombination aus zwei Arten der Bearbeitung, nämlich der „elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung” und der „Präzisionsbearbeitung”.
Als solches ist die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung besonders für die Herstellung eines Mikroerzeugnisses mit Feinstruktur geeignet, die eine Abmessung von einigen zehn Nanometern bis einige Millimeter aufweist, das heißt, in dem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 15 mm oder etwa 10 nm bis etwa 3 mm (beispielsweise in dem Bereich von einigen 10 nm bis einige 10 μm, so beispielsweise 10 nm bis 500 μm und 50 nm bis 1 μm oder in einigen Fällen 1 nm bis 1 μm). Das Mikroerzeugnis mit der herzustellenden Feinstruktur kann eine komplizierte Mehr-Oberflächen-Form oder eine Form mit gekrümmter Oberfläche aufweisen. Beispiele für das Mikroerzeugnis mit Feinstruktur (das heißt das Erzeugnis, das durch die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung hergestellt werden kann) können eine Metallform für optische Linsen (beispielsweise eine Metallform für eine Mikrolinsenfeldanordnung) und eine Metallform für eine Glaslinse, eine Metallform zum Präzisionsspritzformen bzw. Präzisionsspritzgießen, eine Metallform zur Präzisionsmetallbearbeitung in einem Fall beinhalten, in dem das Werkstück aus ultraharten Materialien (zementiertes Karbid) besteht, oder Metallmaterialien, so beispielsweise gehärteter Stahl (abgeschreckter Stahl), Nichteisen (beispielsweise Bs, Cu und/oder Al) und vorgehärteter Stahl. Des Weiteren macht es die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung möglich, die Erzeugnisse direkt herzustellen, die man allgemein durch die vorgenannten Metallformen erhält. Beispielsweise können eine optische Linse (beispielsweise eine Mikrolinsenfeldanordnung), eine Wasser abweisende Platte, ein Spiegel und ein Präzisionsteil hergestellt werden, wobei in diesem Fall das Werkstück aus Kunststoffmaterial, Metallmaterial (beispielsweise Aluminiumstahl), Siliziummaterial, Glasmaterial, Mineralmaterial oder polykristallinem Diamantmaterial besteht. Als solches beschränkt die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung die Materialien des Werkstückes nicht und kann eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitung an einem Werkstück aus anorganischen Materialien (beispielsweise Glasmaterial und/oder Metallmaterial) oder an einem Werkstück aus organischen Materialien (beispielsweise Polymermaterial) durchführen.
Das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel 10 der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 wird zum Grobbearbeiten des Werkstückes verwendet. Der Begriff „Grobbearbeiten” bezeichnet im Sinne der vorliegenden Beschreibung einen abzutragenden Werkstückkörper, der grob abgetragen wird. Insbesondere bedeutet der Begriff „Grobbearbeiten” bei der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen, dass ein Verhältnis des von dem Werkstück abzutragenden Körperteiles zum Ganzen in dem Bereich von 70 bis 95 Vol.-%, vorzugsweise in dem Bereich von 80 bis 95 Vol.-% und besonders bevorzugt in dem Bereich von 90 bis 95 Vol.-% ist.
Das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel dient dem Erzeugen einer Welle oder von Licht, damit ein Teil des Werkstückkörpers infolge einer Wärmewirkung abgetragen wird. Es wird bevorzugt, dass das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel ein Laserbearbeitungsmittel ist. In diesem Zusammenhang ist die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 vorzugsweise mit einem Lasergenerator ausgestattet, der das Werkstück mit Laserlicht bestrahlen kann. In einem Fall, in dem das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel 10 das Laserbearbeitungsmittel ist, wird vorgezogen, wenn der Typ des Lasers ein Festkörperlaser, ein Faserlaser, ein Gaslaser oder dergleichen ist.
Das Präzisionsbearbeitungsmittel 30 der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 wird zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes verwendet. Der Begriff „Präzisionsbearbeitung” bedeutet im Sinne der vorliegenden Beschreibung im Wesentlichen, dass das grobbearbeitete Werkstück einem Schneidprozess in der Schneidgrößenordnung von Nanometern (beispielsweise etwa 10 nm bis 5000 nm oder etwa 50 nm bis 1000 nm) derart unterzogen wird, dass das gewünschte Mikroerzeugnis mit Feinstruktur bereitgestellt wird. Es wird besonders bevorzugt, wenn die „Präzisionsbearbeitung” das Mikroerzeugnis mit einer Feinstruktur erzeugt, die eine Oberflächenrauheit Ra von einigen Nanometern bis einige 100 nm (Oberflächenrauheit Ra beispielsweise von etwa 2 nm bis etwa 200 nm) aufweist. Der Begriff „Oberflächenrauheit Ra” entspricht im Sinne der vorliegenden Beschreibung der arithmetischen mittleren Rauheit. Daher bezeichnet die Oberflächenrauheit Ra im Wesentlichen einen mittleren Wert gemäß Berechnung aus der Summe von Absolutwerten der Abweichungen von der Durchschnittslinie über die Länge L eines Bewertungsabschnittes, der in der Rauheitskurve gemäß Darstellung in 4 eingestellt ist (die „Rauheitskurve” entspricht in diesem Fall einem Abschnittsprofil der Oberfläche des Mikroerzeugnisses mit der Feinstruktur). Von einem anderen Betrachtungspunkt der Oberflächenrauheit aus kann das Mikroerzeugnis mit Feinstruktur eine Oberflächenrauheit Rz von 100 nm oder weniger aufweisen (das heißt Rz = 0 bis 100 nm).
Das Präzisionsbearbeitungsmittel 30 ist mit dem austauschbaren Schneidwerkzeug ausgerüstet, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Planarwerkzeug, einem Formerwerkzeug, einem Fly-Cut-Werkzeug, einem Diamantdrehwerkzeug und einem Mikrofräswerkzeug besteht (siehe 5). Dies bedeutet, dass wenigstens ein Schneidwerkzeug, vorzugsweise wenigstens zwei Schneidwerkzeuge, in einem austauschbaren Zustand in dem Präzisionsbearbeitungsmittel 30 vorgesehen ist/sind, wodurch wenigstens ein Schneidprozess, vorzugsweise wenigstens zwei Schneidprozesse gemäß Auswahl aus der Gruppe, die aus einer Planarbearbeitung, einer Formerbearbeitung, einer Fly-Cut-Bearbeitung, einer Diamantdrehbearbeitung und einer Mikrofräsbearbeitung besteht, durchgeführt wird/werden.
Es wird besonders bevorzugt, wenn wenigstens ein Schneidwerkzeug gemäß Auswahl aus der Gruppe, die aus dem Formerwerkzeug, dem Fly-Cut-Werkzeug, dem Diamantdrehwerkzeug und dem Mikrofräswerkzeug besteht, in dem Präzisionsbearbeitungsmittel austauschbar ist.
Wie in 5 gezeigt ist, umfasst das Präzisionsbearbeitungsmittel 30 eine Gleitplattform 31, die die Funktion einer gleitenden Bewegung in einer horizontalen Richtung wahrnimmt, einen Motor zur Vertikalachsenbewegung 32 und einen Bearbeitungskopf 33. Das Planarwerkzeug, das Formerwerkzeug, das Fly-Cut-Werkzeug, das Diamantdrehwerkzeug und das Mikrofräswerkzeug können austauschbar an dem Bearbeitungskopf 33 vorgesehen sein. Mit Blick auf einen Austauschmechanismus des Präzisionsbearbeitungsmittels kann das Schneidwerkzeug an dem Bearbeitungskopf, einem Zuführmechanismus, einem Tisch oder einer Hauptwelle mittels Schrauben oder Passmitteln installiert sein. Alternativ kann das Schneidwerkzeug, das vorab an dem Bearbeitungskopf oder dergleichen installiert worden ist, in einem derartigen Beweglichkeitszustand vorgesehen werden, dass das Schneidwerkzeug selektiv verwendet wird, um die Präzisionsbearbeitung des Werkstückes durchzuführen.
Nachstehend werden die Schneidwerkzeuge des Präzisionsbearbeitungsmittels 30 detailliert beschrieben.

• Planarwerkzeug: Dies ist ein Schneidwerkzeug zum Durchführen einer so genannten „Planarbearbeitung” (Planmachung). Dies bedeutet, dass das Planarwerkzeug ein Schneidwerkzeug zum Schneiden des Werkstückes derart, dass sich eine flache Oberfläche ergibt, ist. Üblicherweise wird ein Byte-Werkzeug als Planarwerkzeug verwendet. Während ein Tisch mit dem darauf montierten Werkstück horizontal bewegt wird, wird das Byte-Werkzeug diskontinuierlich in der Richtung senkrecht zur der Bewegungsrichtung des Tisches zugeführt. Als solches kann der Planarisierungsprozess durch das Planarwerkzeug durchgeführt werden.
• Formerwerkzeug: Dies ist ein Schneidwerkzeug zum Durchführen einer so genannten „Formerbearbeitung (Formen)”. Dies bedeutet, dass ein Formerwerkzeug 34 ein Schneidwerkzeug zum Schneiden des Werkstückes hauptsächlich derart ist, dass sich eine nichtplanare Oberfläche ergibt, so beispielsweise eine Rille (siehe 6). Üblicherweise wird ein Byte-Werkzeug als Formerwerkzeug verwendet. Während ein Tisch mit dem darauf montieren Werkstück diskontinuierlich in der Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Byte-Werkzeuges zugeführt wird, wird das sich hin und herbewegende Byte-Werkzeug in Kontakt mit dem Werkstück gebracht. Als solches kann der Formungsprozess durch das Formerwerkzeug durchgeführt werden.
• Fly-Cut-Werkzeug: Dies ist ein Schneidwerkzeug zum Durchführen einer so genannten „Fly-Cut-Bearbeitung”. Üblicherweise wird ein Drehwerkzeug als Fly-Cut-Werkzeug 35 verwendet. Während ein Drehwerkzeug gedreht wird, wird das Drehwerkzeug dem Werkstück (insbesondere dem Werkstück, das in seiner Position fixiert ist) zugeführt, um das Werkstück (siehe 7) zu schneiden. Der Begriff „Fly-Cut” bezeichnet im Wesentlichen dasselbe wie der Begriff „Fly-Bearbeitung”. Gleichwohl kann Fly-Cut einen derartigen Bearbeitungsmodus beinhalten, dass nur eine Klinge bei der Präzisionsbearbeitung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
• Diamantdrehwerkzeug. Dies ist ein Werkzeug zum Durchführen eines so genannten „Einzelpunktdiamantdrehens” (Single Point Diamond Turning SPDT) oder einer „Ultrapräzisionsdrehbearbeitung”. Üblicherweise wird, während das Werkstück 81 gedreht wird, ein Diamantwerkzeug 36 in Kontakt mit dem Werkstück 81 gebracht, wodurch das Werkstück derart bearbeitet wird, dass es eine Form aufweist, bei der die Mitte hiervon in der Drehmitte positioniert ist (siehe 8).
• Mikrofräswerkzeug: Dies ist ein Schneidwerkzeug zum Durchführen einer Fräsung, so beispielsweise einer „Mikrofräsung”. Üblicherweise wird ein Drehwerkzeug mit kleinem Durchmesser (beispielsweise ein Diamantdrehwerkzeug) als Mikrofräswerkzeug 37 verwendet. Während das Drehwerkzeug gedreht wird, wird das Drehwerkzeug in Kontakt mit dem Werkstück gebracht, um die Form des Spitzenendes der Werkzeugklinge in dem Werkstück wiederzugeben oder um verschiedene Formen zu bilden (siehe 9).

Bei der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 weist das Präzisionsbearbeitungsmittel 30 eine zusätzliche Funktion des Vibrationsschneidens auf. Dies bedeutet, dass das vorgenannte Schneidwerkzeug einer Vibration unterzogen werden kann. Das Schneidwerkzeug ist beispielsweise an einem antreibenden piezoelektrischen Element angebracht. Das Vibrationsschneiden kann die Effekte des „Verringerns eines Schneidwiderstandes”, des „Verhinderns einer Anhaftung an der Spitzenkante der Werkzeugklinge” und des „Unterdrückens einer Verwindung infolge einer thermischen Wirkung” bereitstellen. Das Vibrationsschneiden wird vorzugsweise in Form eines „elliptischen Ultraschallwellenvibrationsschneidens” durchgeführt. Insbesondere wird das Spitzenende des Schneidwerkzeuges elliptisch vibriert (siehe 10). Das Vibrationsschneiden kann effektiv eine starke Verringerung des Schneidwiderstandes, das Unterdrücken der Erzeugung von Graten und einer Rüttelschwingung und die Verringerung der Spandicke erreichen.
Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst das Formmessmittel 50. Das Formmessmittel 50 wird für eine Onboard-Messung der Form des Werkstückes bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels 10 und des Präzisionsbearbeitungsmittels 30 verwendet. Der Begriff „Formmessung” bedeutet im Wesentlichen, dass die Form und/oder Position des Werkstückes zu einem Zeitpunkt vor oder während oder nach dem Bearbeitungsprozess gemessen wird.
Beispiele für Formmessmittel können „Abbildungsmittel”, „einen Detektor unter Verwendung von Laserlicht” und dergleichen mehr beinhalten. Das Abbildungsmittel kann beispielsweise eine CCD-Kamera, eine Infrarotkamera, eine Nahinfrarotkamera, eine Mittelinfrarotkamera oder eine Röntgenkamera sein. Der „Detektor unter Verwendung von Laserlicht” kann beispielsweise ein Lasermikroskop oder ein Laserinterferometer sein. Alternativ ist Weißlichtinterferometrie zur Durchführung der Messung der Form möglich. Des Weiteren kann vorzugsweise ein „Kontaktmessmittel” verwendet werden. Das Formmessmittel kann beispielsweise eine Messvorrichtung unter Verwendung einer Sonde (dreidimensionaler Indikator) sein. In diesem Zusammenhang können beispielsweise Abtastsondenmikroskope, so beispielsweise Abtasttunnelmikroskope oder Atomkraftmikroskope, verwendet werden.
Wie in 11A und 1 gezeigt ist, bezeichnet das Formmessmittel 50 vorzugsweise eine Kombination aus „einem Abbildungsmittel 52” und „einem Detektor 54 unter Verwendung von Laserlicht”. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die Position des Werkstückes durch das „Abbildungsmittel 52” identifiziert wird, woraufhin die Form des Werkstückes (insbesondere die Form des zu bearbeitenden Teiles) durch den „Detektor 54 unter Verwendung von Laserlicht” identifiziert wird.
Information über die Form und/oder Position des Werkstückes gemäß Messung durch das Formmessmittel 50 wird dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel 10 und dem Präzisionsbearbeitungsmittel 30 zur Verwendung für die gewünschte elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung und/oder Präzisionsbearbeitung zugeleitet. Entsprechend umfasst die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung ein Steuer- bzw. Regelmittel (beispielsweise ein „Rechenmittel”, was nachstehend noch beschrieben wird) zum Steuern bzw. Regeln des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels oder des Präzisionsbearbeitungsmittels auf Grundlage der Information über die Form des Werkstückes, wobei die Form von dem Formmessmittel gemessen wird. Beispielhalber wird/werden beim Durchführen der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung und/oder der Präzisionsbearbeitung die Form und/oder Position des Werkstückes durch das Formmessmittel 50 in Echtzeit gemessen, wobei die gemessenen Daten durch das Bearbeitungsmittel verwendet werden. Erstellt werden Daten für eine Korrekturbearbeitung auf Grundlage von „Daten aus der Messung durch das Formmessmittel” und „Daten über einen Bearbeitungsweg des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und/oder des Präzisionsbearbeitungsmittels, wobei der Weg aus einem Modell für das mikrobearbeitete Erzeugnis ermittelt wird”. Die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung und/oder die Präzisionsbearbeitung werden/wird auf Grundlage der erstellten Daten für die Korrekturbearbeitung durchgeführt (siehe 11B). Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung beinhaltet vorzugsweise ein Rechenmittel zum Erstellen der Daten für die Korrekturbearbeitung.
Das Rechenmittel kann beispielsweise in Form eines Computers 90, wie in 12 gezeigt ist, vorliegen. Es wird beispielsweise bevorzugt, wenn der als Rechenmittel dienende Computer von wenigstens einer CPU, einer Primärspeichervorrichtung und einer Sekundärspeichervorrichtung gebildet wird. Die „Daten über einen Bearbeitungsweg des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und/oder des Präzisionsbearbeitungsmittels, wobei der Weg aus einem Modell für das mikrobearbeitete Erzeugnis ermittelt wird” aus der Speicherung in der Speichervorrichtung oder den Speichervorrichtungen des Computers werden mit den „Daten aus der Messung durch das Formmessmittel” verglichen. Sodann wird eine Differenz zwischen diesen Daten berechnet, wodurch die Daten für die Korrekturbearbeitung bereitgestellt werden. Beispielhalber wird während oder nach dem Bearbeitungsprozess die Form des Werkstückes zum Speichern der Beziehung zwischen dem Werkstückmaterial und dem Verformungsausmaß (Fehler) als Datenbank gespeichert, wodurch eine solche Datenbank für die Korrekturbearbeitung automatisch erstellt werden kann. Es wird bevorzugt, wenn das Rechenmittel automatisch den Bearbeitungsweg (insbesondere den hybriden Bearbeitungsweg) für das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und/oder das Präzisionsbearbeitungsmittel durch die Berechnung von nummerischen Werten aus der Modellform des mikrobearbeiteten Erzeugnisses und der Form des Werkstückes erstellen kann.
Das Formmessmittel 50 kann nicht nur die Form und/oder Position des Werkstückes messen, sondern auch die Form und/oder Position der Spitze 30a der Werkzeugklinge (siehe 13A). Sogar in diesem Fall werden die sich ergebenden Daten und Informationen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel 10 und/oder dem Präzisionsbearbeitungsmittel 30 zur Verwendung für die gewünschte elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung und/oder Präzisionsbearbeitung zugeführt. Für die Onboard-Messung kann das Formmessmittel 50 vorzugsweise, wie in 13B gezeigt ist, in der vertikalen Richtung beweglich vorgesehen sein.
Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verkörpert sein. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beispielhalber beschrieben.
Ausführungsbeispiel der Synchronisationssteuerung bzw. Regelung
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel umfasst die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung des Weiteren eine Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln eines Betriebes wenigstens einer Achse eines Tisches zum Montieren des Werkstückes und eines Betriebes wenigstens einer Achse eines Präzisionsbearbeitungsmittels und/oder eines elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels in wechselseitiger Synchronisation. Dies bedeutet, dass, wie in 14 gezeigt ist, die Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln der Bewegung des Tisches 85 zum Montieren des Werkstückes in wenigstens einer Richtung und zudem der Bewegung des Präzisionsbearbeitungsmittels 30 und/oder des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels 10 in wenigstens einer Richtung dient. Eine derartige Steuerung bzw. Regelung kann in dem vorgenannten Rechenmittel vorgesehen sein und kann daher in Form des Computers 90 (siehe 12) vorliegen. Die Steuerung bzw. Regelung der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung kann zudem die Bearbeitungszeit verkürzen.
Ausführungsbeispiel der Beweglichkeit hinsichtlich der Laserbearbeitung
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist ein Tisch 85 zum Montieren des Werkstückes 80 und/oder des Laserbearbeitungsmittels 15 beweglich, wie in 15 gezeigt ist, weshalb ein Winkel eines einfallenden Laserlichtes 15a aus dem Laserbearbeitungsmittel in Bezug auf das Werkstück 80 anpassbar ist. Hierdurch wird es möglich, das mikrobearbeitete Erzeugnis in gewünschter Form noch passender herzustellen. Der bewegliche Tisch 85 zum daran erfolgenden Montieren des Werkstückes 80 weist verschiedene Bewegungsmechanismen (beispielsweise einen Nockenmechanismus oder dergleichen) auf, durch die ermöglicht wird, dass sich das Werkstück 80 beispielsweise in der Drehrichtung, der horizontalen Richtung und/oder der vertikalen Richtung (siehe 16) bewegt. Der Tisch kann derart beweglich sein, dass er in einem gekippten Zustand ist. Auf gleiche Weise weist das bewegliche Laserbearbeitungsmittel 15 vorzugsweise verschiedene Bewegungsmechanismen auf, durch die ermöglicht wird, dass sich der Laserkopf oder dergleichen beispielsweise in der Drehrichtung, der horizontalen Richtung und/oder der vertikalen Richtung bewegt. Eine vertikale Oberfläche 80a des Werkstückes 80 (oder eine annähernd vertikale Oberfläche oder eine leicht verjüngte Oberfläche des Werkstückes) kann durch Anpassen der Orientierung oder der Orientierungen der Laserbestrahlung und/oder des Werkstückes entsprechend einem Divergenzwinkel α' oder einem Sammelwinkel α der Laserbestrahlung (siehe 17) bearbeitet werden.
Ausführungsbeispiel mit mehreren verschiedenen Typen von Lasern im Laserbearbeitungsmittel
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Laserbearbeitungsmittel eine Mehrzahl von Lasergeneratoren, die wechselseitig verschiedene Laserwellenlängen erzeugen können. Dies bedeutet, dass die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Laservorrichtungen daran ausgestaltet ist, wodurch eine optimale Wellenlänge unter einer Mehrzahl von Laserwellenlängen entsprechend dem Material des Werkstückes ausgewählt werden kann. Hierdurch wird es möglich, die Flexibilität beim Material des Werkstückes zu erhöhen. In einem Fall beispielsweise, in dem eine Metallform für eine Mikrolinsenfeldanordnung als mikrobearbeitetes Erzeugnis hergestellt wird, wird bevorzugt, wenn eine Laservorrichtung, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 500 nm bis 1100 nm erzeugen kann, und eine weitere Laservorrichtung, die einen weiteren Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 200 nm bis 400 nm erzeugen kann, vorgesehen sind. In einem weiteren Fall, in dem eine Mikrolinsenfeldanordnung als mikrobearbeitetes Erzeugnis direkt aus dem Werkstück aus Glas oder Kunststoffmaterial hergestellt wird, kann eine Laservorrichtung, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 300 nm und 1100 nm und einer Pulsbreite von einigen 10 ps bis einige 100 fs erzeugen kann, bereitgestellt werden.
„Die Grobbearbeitung, die durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung durchgeführt wird” und „die Präzisionsbearbeitung” können im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die „Grobbearbeitung mit Durchführung durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung” und die „Präzisionsbearbeitung” gleichzeitig durchgeführt werden können. Insbesondere kann, wie in 18 gezeigt ist, ein Teil „A” des Werkstückes 80 grob durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung geschnitten werden, während ein weiterer Teil „B” des Werkstückes 80, das bereits grob geschnitten worden ist, einer Präzisionsbearbeitung unterzogen werden kann. Wie in 18 gezeigt ist, kann das Werkstück sowohl der Grobbearbeitung wie auch der Präzisionsbearbeitung beispielsweise durch Implementieren einer Drehung des Montiertisches 85 gleichzeitig unterzogen werden.
Erstellungsverfahren von Bearbeitungsdaten entsprechend der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erstellungsverfahren von Bearbeitungsdaten, wobei das Verfahren für die vorbeschriebene hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung geeignet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Erstellungsverfahren der Bearbeitungsdaten für die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung entsprechend einem gewünschten Erzeugnis. Die Abdeckung der vorliegenden Erfindung ist in 19 gezeigt. Wie aus 19 ersichtlich ist, wird das Erstellungsverfahren der Bearbeitungsdaten entsprechend der vorliegenden Erfindung zu einem Zeitpunkt vor der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses durchgeführt.
Insbesondere werden die Bearbeitungsdaten für die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des Nachfolgenden erstellt:
Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form eines Werkstückes; Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und
ein stereoskopisches Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form.
Die „Information über die ursprüngliche Form entsprechend der Form des Werkstückes” ist Information über eine Form des Werkstückes zu einem Zeitpunkt vor der Durchführung des Bearbeitungsprozesses, wie in 20A gezeigt ist. Mit anderen Worten, es ist Information über eine ursprüngliche Form des Werkstückes, das einem Bearbeitungsprozess der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung unterzogen wird.
Die „Information über die Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel” ist Information über einen abgetragenen Abschnitt zur Abtragung durch eine Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung, wie in 20B gezeigt ist. Mit anderen Worten, es ist Information über eine Form eines Teiles des Werkstückes, wobei der Teil durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel endgültig abgetragen werden soll.
Das „stereoskopische Modell” der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form” ist ein stereoskopisches Modell gemäß Darstellung in 20C, bei dem der durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung abgetragene Abschnitt gemäß Darstellung in 20B auf das Werkstück gemäß Darstellung in 20A angewandt wird. Mit anderen Worten, es ist ein dreidimensionales Modell des bearbeiteten Werkstückes, von dem ein Teil durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel abgetragen worden ist.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten erstellt auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist. Wie in 21 gezeigt ist, erhält man die Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell 200 derart, dass das stereoskopische Modell 200 nacheinander in der Richtung von der Oberfläche hiervon hin zu dem Inneren hiervon scheibenunterteilt wird. Die Scheibenunterteilungsabschnitte weisen jeweils wechselseitig dieselbe Dicke auf, siehe 21A bis 21C. Der Begriff „Scheibenunterteilen” bezeichnet hier ein Ausführungsbeispiel der Verarbeitung, bei dem ein Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form teilweise in einer Richtung senkrecht zur Dickenrichtung des Modells ausgeschnitten wird, als Computerverarbeitung (insbesondere als Computerverarbeitung von dreidimensionalem CAD).
Wie in 21A bis 21C gezeigt ist, gibt der Scheibenunterteilungsabschnitt eine Form eines Grobbearbeitungsbereiches wieder. Damit kann ein Bearbeitungsabschnitt für das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel auf Grundlage der Form des Grobbearbeitungsbereiches des Scheibenunterteilungsabschnittes extrahiert werden. Beispielsweise auf Grundlage der Form des Grobbearbeitungsbereiches des Scheibenunterteilungsabschnittes wird bestimmt, ob ein derartiger Grobbearbeitungsbereich für eine Tiefenbearbeitung (das heißt eine Serienbearbeitung), die als primäre Grobbearbeitung dient, geeignet ist oder ob er für eine Endbearbeitung, die als sekundäre Grobbearbeitung dient, geeignet ist, um die Bearbeitungsdaten für die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung zu erstellen. Mit anderen Worten, es wird bestimmt, ob jeder der Scheibenunterteilungsabschnitte entfernt von einem untersten Teil des elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsabschnittes ist, der für die Serienbearbeitung, das heißt eine Grobtiefenbearbeitung geeignet ist, oder ob jeder der Scheibenunterteilungsabschnitte der unterste Teil des elektromagnetische Wellen betreffenden Abschnittes ist, der für eine Grobendbearbeitung mit Durchführung für die nachfolgende Präzisionsbearbeitung geeignet ist.
Für die Erstellung der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten wird vorzugsweise bestimmt, ob der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist. Insbesondere werden, wie beispielsweise in 21A und 21B gezeigt ist, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert, um die Bearbeitungsdaten über die Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen/neuzuerstellen, wobei der benachbarte ein vorhergehender oder nachfolgender Scheibenunterteilungsabschnitt benachbart zu jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte ist. Bei dieser Erstellung/Neuerstellung der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten wird bevorzugt, die Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte an eine vorab hergestellte Datenbank zu verweisen. Ein Beispiel hierfür wird nachfolgend erläutert. Wird eine Datenbank hergestellt, bei der eine bearbeitbare Tiefe „A” gleich 4Δd in Anbetracht der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsbedingungen ist, bei denen der Scheibenunterteilungsabschnitt die Dicke Δd aufweist (insbesondere entsprechend einer derartigen Datenbank ist die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung in der Lage, einen Teil des Werkstückes abzutragen, wobei der Teil einer Tiefenabmessung von „4Δd” entspricht), so werden die Dicke des Scheibenunterteilungsabschnittes oder der Scheibenunterteilungsabschnitte und die bearbeitbare Tiefe „A” miteinander verglichen. insbesondere ist die Dicke Δd für einen Scheibenunterteilungsabschnitt X, kleiner als die bearbeitbare Tiefe „A”, weshalb diese Dicke als mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbar betrachtet wird. Der nächste Scheibenunterteilungsabschnitt X₂ (Dicke Δd) wird untersucht, während der Scheibenunterteilungsabschnitt X, in den Wartestand (pending) versetzt wird. Insbesondere wird die Gesamtdicke 2Δd der Scheibenunterteilungsabschnitte X₁ und X₂ mit der bearbeitbaren Tiefe „A” verglichen. Diese Gesamtdicke 2Δd ist ebenfalls kleiner als die bearbeitbare Tiefe „A” und wird daher als mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbar betrachtet. Während der Scheibenunterteilungsabschnitt X₂ auch in den Wartestand versetzt wird (pending), wird der nächste Scheibenunterteilungsabschnitt X₃ (Dicke Δd) untersucht. Auf ähnliche Weise wird die Gesamtdicke 3Δd der Scheibenunterteilungsabschnitte X₁ bis X₃ mit der bearbeitbaren Tiefe „A” verglichen. Diese Vergleiche werden nacheinander wiederholt, bis die Gesamtdicke der Scheibenunterteilungsabschnitte größer als die bearbeitbare Tiefe „A” wird, wodurch Daten für die Grobtiefenbearbeitung endgültig erstellt werden.
Wenn demgegenüber, wie in 21C gezeigt ist, der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, werden Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der Bearbeitungsdaten versehen, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient. Weist der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform auf, so kann ein derartiger Bereich dem untersten Teil des elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsabschnittes entsprechen, der für die Grobendbearbeitung mit Durchführung für die nachfolgende Präzisionsbearbeitung geeignet ist. Damit ist die Endbearbeitungsbedingung in den Daten über diesen Bereich beinhaltet, wodurch die Bearbeitungsdaten erstellt sind. Sogar in diesem Fall wird bevorzugt, die Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte auf die vorab hergestellte Datenbank zu verweisen. Beispielsweise werden beim Verweis auf eine Bearbeitungsdatenbank über eine Oberflächenrauheit im Zusammenhang mit der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsbedingung (beispielsweise eine Datenbank über eine Korrelation zwischen einer Bearbeitungszeit und einer Bearbeitungsoberflächenrauheit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel) die Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer geeigneten Bedingung der Endbearbeitung zum Erstellen der Bearbeitungsdaten versehen. Der Begriff „Endbearbeitung” bezeichnet im hier vorliegenden Sinne im Wesentlichen eine Bearbeitung zum Bilden einer geeigneten Oberflächenrauheit, die für die nachfolgende Präzisionsbearbeitung geeignet ist, so beispielsweise eine Bearbeitung mit Durchführung durch Abtasten mit einer elektromagnetischen Welle in verschiedenen Richtungen bei verringerter Strahlungsenergiebedingung einer elektromagnetischen Welle.
Die Erstellung der Bearbeitungsdaten zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung kann, was vorstehend beschrieben worden ist, den Prozeduren des Flussdiagramms gemäß Darstellung in 23 folgen. Entsprechend dem Flussdiagramm von 23 wird der Bearbeitungsabschnitt für das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel (das heißt der Grobbearbeitungsbereich) aus jeder Schicht entsprechend jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte extrahiert, woraufhin bestimmt wird, ob ein derartiger extrahierter Abschnitt eine „Durchdringungsform” aufweist. Weist der extrahierte Abschnitt eine „Durchdringungsform” auf, so wird er mit der Bearbeitungsdatenbank verglichen, um zu bestimmen, ob er dicker als die bearbeitbare Tiefe ist. Ist der extrahierte Abschnitt nicht dicker als die bearbeitbare Tiefe, so wird als Vorratsdaten in den Wartestand versetzt (pending), woraufhin ein anderer extrahierter Abschnitt der nachfolgenden Schicht auf ähnliche Weise beurteilt wird. Wenn demgegenüber die Dicke des extrahierten Abschnittes oder der extrahierten Abschnitte die bearbeitbare Tiefe erreicht oder wenn der extrahierte Abschnitt keine „Durchdringungsform” aufweist, wird bestimmt, ob eine sekundäre Grobbearbeitungsoberfläche vorliegt (das heißt eine Oberfläche, die für die Grobendbearbeitung mit Durchführung für die nachfolgende Präzisionsbearbeitung geeignet ist). Ist die sekundäre Grobbearbeitungsoberfläche vorhanden, so wird eine Bedingung für die sekundäre Grobbearbeitung bereitgestellt. Ist demgegenüber keine sekundäre Grobbearbeitungsoberfläche vorhanden, so wird eine Bedingung für die Tiefenbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung dient, bereitgestellt. Schließlich wird die Erstellung der Daten durch Bestimmen dessen beendet, ob der Scheibenunterteilungsabschnitt (das heißt die Scheibenunterteilungsebene) der letzte ist oder nicht.
Die Extraktion des Bearbeitungsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung wird durch jeden von eingeschlossenen Bereichen durchgeführt, die als Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte definiert sind. Dies bedeutet, dass die Prozeduren des Flussdiagramms gemäß Darstellung in 23, die für die Erstellung von Daten durchgeführt werden, durch jeden der eingeschlossenen Bereiche „a” und „b” gemäß Darstellung in 24 durchgeführt werden.
Um die Einsetzbarkeit oder Handhabbarkeit zu erweitern, wird bei den Bearbeitungsdatenbanken mit Blick auf den Verweis bevorzugt, verschiedene Daten über verschiedene Materialien des Werkstückes zu haben. Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, eine Datenbank über eine Korrelation zwischen der Bearbeitungsbedingung und der Bearbeitungstiefe in Bezug auf jedes von verschiedenen Materialien des Werkstückes zu haben. Hierdurch wird es möglich, den Bearbeitungsprozess sogar dann geeignet durchzuführen, wenn das Material des Werkstückes geändert wird.
Entsprechend den Bearbeitungsdaten bewerkstelligt die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung vorzugsweise eine Zufuhr der Grobbearbeitung mit Durchführung durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und/oder eine elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsbedingung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels. Mit anderen Worten, auf Grundlage der erstellten Daten für jeden Bearbeitungsbereich des Werkstückes wird bevorzugt, Information über das Dickenrichtungszufuhrausmaß und die elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsbedingung an die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zu senden, wobei die Information zum Ermitteln eines endgültigen Erzeugnisses verwendet wird. Insbesondere mit Blick auf das Zufuhrausmaß kann kein konstantes Zufuhrausmaß während des Bearbeitungsprozesses (das heißt kein Zufuhrausmaß aus dem Stand der Technik), sondern ein größeres Zufuhrausmaß bei der Tiefenbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung dient, zum Einsatz kommen (siehe 25A und 25B), was zu einer Gesamtverringerung der Auftretenshäufigkeit der Bearbeitungszufuhr führt. Insbesondere muss das Durchführen der Bearbeitungszufuhr vorübergehend den Bearbeitungsprozess des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels anhalten und daraufhin die Höhe der Plattform für das Werkstück ändern. Daher kann die Verringerung der Auftretenshäufigkeit der Bearbeitungszufuhr, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, zu einer verkürzten Zeit des gesamten Bearbeitungsprozesses führen.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
Als Nächstes wird eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst:
ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel zum Grobbearbeiten des Werkstückes;
ein Präzisionsbearbeitungsmittel zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und
ein Formmessmittel zum Messen einer Form des Werkstückes bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und des Präzisionsbearbeitungsmittels. Da das „elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel”, das „Präzisionsbearbeitungsmittel” und das „Formmessmittel” vorstehend beschrieben worden sind, wird auf eine Beschreibung hiervon verzichtet, um eine doppelte Erläuterung zu vermeiden.
Die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie des Weiteren ein System umfasst, das mit einem Speicher versehen ist, in dem Bearbeitungsdaten für die Bearbeitungsvorrichtung gespeichert sind. Derartige Bearbeitungsdaten sind elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten aus der Ermittlung unter Verwendung von:
Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes; Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und
einem stereoskopischen Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form,
wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
Wie in 26 gezeigt ist, ist das System 300, das in der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, mit einem Speicher 310, so beispielsweise einem Primärspeicher und einem Sekundärspeicher (beispielsweise einem ROM (Nur-Lese-Speicher), einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff)), einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 320, einer Eingabeeinheit 330, einer Anzeigeeinheit 340, einer Ausgabeeinheit 350 und einem Bus 360, der der wechselseitigen Verbindung dient, ausgestattet. Das System 300 kann die Form eines Computers aufweisen.
Die Eingabeeinheit 330 verfügt über eine Zeigevorrichtung (beispielsweise eine Tastatur, eine Maus oder ein Touch Panel) zur Eingabe von verschiedenen Anweisungssignalen. Die eingegebenen Signale für verschiedene Anweisungen werden an die CPU 320 übertragen. Der ROM dient der Speicherung verschiedener Programme (das heißt Programme zur Implementierung der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitung), die von der CPU 320 betrieben werden sollen. Der RAM dient der Speicherung eines ausgelesenen Programms aus dem ROM in einem implementierbaren Zustand und zudem der temporären Speicherung des gebildeten Programms, das temporär bei der Programmimplementierung gebildet werden soll. Die CPU 320 dient der Implementierung der Programme des ROMs zur Steuerung bzw. Regelung des Systems 300 insgesamt. Insbesondere können die verschiedenen Programme zur Implementierung der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitung, die in dem ROM gespeichert sind, durch die CPU 320 implementiert werden. Derartige Programme können beispielsweise diejenigen sein, die zum Betreiben des „elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels”, des „Präzisionsbearbeitungsmittels” und des „Formmessmittels” verwendet werden. Die Anzeigeeinheit 340 weist beispielsweise eine LCD (Flüssigkristallanzeige) oder eine CRT (Kathodenstrahlröhre) zum Anzeigen von verschiedenen Arten von Information, die von der CPU 320 übertragen wird, auf.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung speichert der Speicher 310 (beispielsweise ROM und/oder RAM) des Systems 300 die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten aus der Ermittlung unter Verwendung von:
Information über die ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes;
Information über die Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und
dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form,
wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten erstellt werden auf Grundlage von Information über die Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist. Für den Betrieb des Systems 300 werden die Bearbeitungsdaten von der CPU zur Implementierung der Programme für die hybride Ultrapräzisionsbearbeitung verwendet, wodurch die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 geeignet betrieben wird. Während des Betreibens der Vorrichtung wird die Steuerung bzw. Regelung zur geeigneten elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durchgeführt.
Mit anderen Worten, es werden verschiedene Daten für das Erstellungsverfahren von Bearbeitungsdaten entsprechend der vorliegenden Erfindung in dem Speicher des Systems 300 gespeichert. Der Speicher des Systems speichert die nachfolgenden Daten (siehe 19 bis 25): Elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten aus der Ermittlung unter Verwendung von: Information über die ursprüngliche Form entsprechend der Form des Werkstückes; Information über die Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die Bearbeitungsdaten zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung erstellt werden auf Grundlage von Information über die Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
Man beachte, dass die Bearbeitungsdaten durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, was vorstehend beschrieben worden ist, und daher die nachfolgenden Merkmale aufweisen können.

• Die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten können den Bearbeitungsabschnitt derart extrahieren, dass bestimmt wird, ob ein Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, siehe 21 und 23.
• Die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten sind Daten, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert werden, um die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten über die Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen, siehe 21 (insbesondere 21A und 23B) und 23.
• Die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten sind Daten, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung der Endbearbeitung zum Erstellen der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten versehen werden, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, siehe 21 (insbesondere 21C) und 23.
• Die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten können die Bearbeitungsdaten durch Verweisen der Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte an die vorab hergestellte Datenbank erstellen, siehe 23.
• Die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten können den Bearbeitungsabschnitt durch die Einheit eines jeden der geschlossenen Bereiche extrahieren, die als Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte definiert sind, siehe 24.

Der Speicher zum darin erfolgenden Speichern von „Bearbeitungsdaten” ist nicht auf den ROM und/oder RAM mit Einbau in den Computer beschränkt, sondern es kann auch eine herausnehmbare Platte, so beispielsweise eine optische Speicherplatte (beispielsweise CD-ROM) verwendet werden. In diesem Fall kann die herausnehmbare Platte die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten speichern aus der Ermittlung unter Verwendung von: Information über die ursprüngliche Form entsprechend der Form des Werkstückes; Information über die Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die Bearbeitungsdaten zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung erstellt werden auf Grundlage von Information über die Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt wird. Die gespeicherten Bearbeitungsdaten der herausnehmbaren Platte können ausgelesen werden und in dem ROM und/oder RAM der Vorrichtung gespeichert werden. Alternativ kann ein anderer Computer ähnlicher Art einen eigenen Speicher zum Speichern von „Bearbeitungsdaten” aufweisen. Mit anderen Worten, der ROM des anderen Computers, der für einen anderen Zweck im Vergleich zu demjenigen der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung verwendet wird, kann die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten speichern aus der Ermittlung unter Verwendung von: Information über die ursprüngliche Form entsprechend der Form des Werkstückes; Information über die Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die Bearbeitungsdaten für die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung erstellt werden auf Grundlage von: Information über die Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist. In diesem Fall werden die gespeicherten Bearbeitungsdaten von dem anderen Computer über ein Kommunikationsnetzwerk oder eine herausnehmbare Platte auf das System der hybriden Ultrapräzisionsverarbeitung übertragen, woraufhin die übertragenen Daten in dem ROM und/oder RAM der hybriden Ultrapräzisionsvorrichtung gespeichert werden.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung gemäß vorstehender Beschreibung die nachfolgenden Aspekte beinhaltet.

1. Aspekt: Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die Bearbeitungseinrichtung umfasst: eine elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung zum Grobbearbeiten des Werkstückes; eine Präzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und eine Formmessvorrichtung zum Messen einer Form des Werkstückes bei Verwendung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung, wobei die Erstellung der Bearbeitungsdaten Gebrauch macht von: Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes; Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung; und einem stereoskopischen Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die Bearbeitungsdaten zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
2. Aspekt: Verfahren nach Aspekt 1, wobei ein Bearbeitungsabschnitt für die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung auf Grundlage von jeweiligen Formen der Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in der Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten extrahiert wird, worin bestimmt wird, ob der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist.
3. Aspekt: Verfahren nach Aspekt 2, wobei dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert werden, um die Bearbeitungsdaten über eine Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen.
4. Aspekt: Verfahren nach Aspekt 2, wobei dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der Bearbeitungsdaten versehen werden, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient.
5. Aspekt: Verfahren nach Aspekt 3 oder 4, wobei die Bearbeitungsdaten durch Verweisen der Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte an eine vorab hergestellte Datenbank erstellt werden.
6. Aspekt: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei die Extraktion des Bearbeitungsabschnittes für die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung durch jeden von eingeschlossenen Bereichen durchgeführt wird, die als Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte definiert sind.
7. Aspekt: Verfahren nach Aspekt 5 bis 6 bei Abhängigkeit von Aspekt 3 oder 4, wobei die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung eine Zufuhr einer Grobbearbeitung mit Durchführung durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung und/oder eine elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsbedienung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung entsprechend den Bearbeitungsdaten bewerkstelligt.
8. Aspekt: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei die Bearbeitungseinrichtung des Weiteren eine Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung oder der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung auf Grundlage von Information über die Form des Werkstückes umfasst, wobei die Form von der Formmessvorrichtung gemessen wird.
9. Aspekt: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 8, wobei die Präzisionsbearbeitungsvorrichtung mit einem austauschbaren Schneidwerkzeug ausgestattet ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Planarwerkzeug, einem Formerwerkzeug, einem Fly-Cut-Werkzeug, einem Diamantdrehwerkzeug und einem Mikrofräswerkzeug besteht.
10. Aspekt: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9, wobei die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung eine Laserbearbeitungsvorrichtung ist.
11. Aspekt: Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 10, wobei ein Mikroteil des mikrobearbeiteten Erzeugnisses eine Abmessung von 10 nm bis 15 mm aufweist.
12. Aspekt: Verfahren nach Aspekt 11, wobei das mikrobearbeitete Erzeugnis eine Metallform für eine optische Linse oder eine optische Linse ist.
13. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die Bearbeitungseinrichtung umfasst: eine elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung zum Grobbearbeiten des Werkstückes; eine Präzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und eine Formmessvorrichtung zum Messen einer Form des Werkstückes bei Verwendung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung, wobei die Bearbeitungseinrichtung des Weiteren ein System umfasst, das mit einem Speicher versehen ist, in dem Bearbeitungsdaten für die Bearbeitungseinrichtung gespeichert sind, die Bearbeitungsdaten elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten sind aus der Ermittlung unter Verwendung von: Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes; Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung; und einem stereoskopischen Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist.
14. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung nach Aspekt 13, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind, bei denen eine Extraktion des Bearbeitungsabschnittes durch Bestimmen dessen durchgeführt wird, ob ein Grobbearbeitungsabschnitt eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist.
15. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung nach Aspekt 14, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsabschnitt die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert werden, um die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten über eine Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen.
16. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung nach Aspekt 14, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsabschnitt eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten versehen werden, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient.

Obwohl einige wenige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt sich ohne Weiteres, dass verschiedene Abwandlungen möglich sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzugehen.

• Die vorliegende Erfindung ist auf Grundlage eines Ausführungsbeispieles beschrieben worden, bei dem das Präzisionsbearbeitungsmittel mit einem austauschbaren Werkzeug gemäß Auswahl aus einer Gruppe ausgestattet ist, die aus dem Planarwerkzeug, dem Formerwerkzeug, dem Fly-Cut-Werkzeug, dem Diamantdrehwerkzeug und dem Mikrofräswerkzeug besteht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht zwangsweise auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das Präzisionsbearbeitungsmittel beispielsweise auch mit einem austauschbaren Schleifwerkzeug ausgestattet sein. Dies bedeutet, dass zusätzlich zu oder anstelle des vorgenannten Schneidwerkzeuges auch ein Schleifwerkzeug austauschbar in dem Präzisionsbearbeitungsmittel vorgesehen sein kann. Die Verwendung des Schleifwerkzeugs führt zu einem Vorteil bei der Hochpräzisionsbearbeitung. Üblicherweise wird ein Schleifstein als Schleifwerkzeug verwendet. Das Schleifen der Oberfläche des Werkstückes kann dadurch durchgeführt werden, dass der sich drehende Schleifstein in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird (siehe 18). Beispiele für ein Abrasivkornmaterial, das für den Schleifstein verwendet wird, beinhalten beispielsweise Diamant, kubisches Kristallbornitrid (cBN), Aluminiumoxid und Siliziumkarbid (SiC). Ein Harzverbindungsschleifstein, ein Metallverbindungsschleifstein oder ein Metall-Harz-Schleifstein können ebenfalls verwendet werden. Darüber hinaus kann man das Präzisionsbearbeitungsmittel auch mit einem austauschbaren Horn zur Ultraschallbearbeitung, einem austauschbaren Werkzeug zum Ultraschallvibrationsschneiden, einem austauschbaren Schleifwerkzeug zum Polieren oder einem austauschbaren Mikrobohrer ausstatten.
• Es kann Schneidöl zur Schmierung der Spitzenkante des Werkzeuges zugeführt werden, um das Schneidvermögen des Schneidwerkzeuges zu verbessern und den Verschleiß des Werkzeuges zu verringern. Diese Art von Schneidöl unterliegt keiner speziellen Beschränkung, weshalb beliebige geeignete Öle für die herkömmlichen Schneidprozesse verwendet werden können.

Nebenbei stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten bei einem hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsverfahren zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück bereit, wobei das Bearbeitungsverfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:

(i) Durchführen eines elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsprozesses an dem Werkstück, wodurch das Werkstück grobbearbeitet wird; und
(ii) Durchführen eines Präzisionsbearbeitungsprozesses an dem grobbearbeiteten Werkstück, wobei die Form des Werkstückes bei wenigstens einem der Schritte (i) und (ii) gemessen wird, wobei die Erstellung der Bearbeitungsdaten Gebrauch macht von: Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes; Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück durch Schritt (i) der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung; und einem stereoskopischen Modell einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell scheibenunterteilt ist. Da der vorteilhafte Effekt und der Inhalt dieses Verfahrens für die vorstehenden Erfindungen gelten, wird auf eine Beschreibung hiervon verzichtet, um eine doppelte Erläuterung zu vermeiden.

Beispiele
Es wurden einige Bestätigungstests durchgeführt, um die Effekte der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zu bestätigen, auf der das Bestimmungsverfahren des Bearbeitungsmittels entsprechend der vorliegenden Erfindung beruht.
Fall A
Ein Bearbeitungsverfahren aus dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiel 1) und ein Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung (Beispiel 1) wurden durchgeführt, um eine Metallform für eine Fresnel-Linse herzustellen, wie in 28A gezeigt ist.
Vergleichsbeispiel 1
Wie bei dem Bearbeitungsverfahren aus dem Stand der Technik wurde nur die Schneidbearbeitung über die ganzen Prozesse durchgeführt, um die Metallform für die Fresnel-Linse aus einem schwer zu schneidenden Material herzustellen. Die Vorgehensweise bei dem Bearbeitungsverfahren aus dem Stand der Technik ist in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Wie in der am weitesten rechts befindlichen Spalte von Tabelle 1 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass das Verfahren aus dem Stand der Technik „80 Stunden” benötigte, um die Metallform für die Fresnel-Linse, wie in 28A gezeigt ist, herzustellen.
Beispiel 1
Bei Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wurde ein Werkstück grob durch eine Laserbearbeitung geschnitten, woraufhin das grobgeschnittene Werkstück mikrobearbeitet wurde, um die Metallform für die Fresnel-Linse herzustellen. Die Vorgehensweise bei Beispiel 1 ist in Tabelle 2 gezeigt. Als Formmessmittel bei Beispiel 1 wurde die Anordnungsposition der Linse mittels einer CCD-Kamera gemessen, und es wurde die Form des Werkstückes mittels optischer Interferometrie unter Verwendung von Laserlicht gemessen. Zur Oberflächenrauheitsmessung des Werkstückes wurde eine Weißlichtinterferometriemessung (optische Interferenz) durchgeführt. Tabelle 2
Wie in der am weitesten rechts befindlichen Spalte von Tabelle 2 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass das Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung „21 Stunden” dauerte, um die Metallform für die Frensel-Linse, wie in 28A gezeigt ist, herzustellen.
Es ergibt sich die Schlussfolgerung, dass bei der Herstellung derselben Metallform für die Fresnel-Linse die vorliegende Erfindung die Herstellungszeit um etwa 74% im Vergleich zu derjenigen im Stand der Technik (siehe Tabelle 3) verringern kann. Tabelle 3

Vergleichsbeispiel 1 Bearbeitungszeit Beispiel 1 Bearbeitungszeit Rate der zeitlichen Verringerung

80 Stunden 21 Stunden 74%
Fall B
Ein Bearbeitungsverfahren aus dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiel 2) und ein Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung (Beispiel 2) wurden durchgeführt, um eine Metallform für eine Mehrfachlinse, wie in 28B gezeigt ist, herzustellen.
Vergleichsbeispiel 1
Wie bei dem Bearbeitungsverfahren aus dem Stand der Technik wurde eine elektrische Entladung nutzende Bearbeitung an dem Werkstück durchgeführt, gefolgt von der Schneidbearbeitung, um eine Metallform für die Mehrfachlinse aus einem schwer zu schneidenden Material herzustellen. Die Vorgehensweise bei dem Bearbeitungsverfahren aus dem Stand der Technik ist in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
Wie in der am weitesten rechts befindlichen Spalte von Tabelle 4 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass das Verfahren aus dem Stand der Technik „152 Stunden” dauerte, um die Metallform für die Mehrfachlinse, wie in 28B gezeigt ist, herzustellen.
Beispiel 2
In Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung wurde ein Werkstück durch Laserbearbeitung grobgeschnitten, woraufhin das grobgeschnittene Werkstück mikrobearbeitet wurde, um die Metallform für die Mehrfachlinse herzustellen. Die Vorgehensweise bei Beispiel 2 ist in Tabelle 5 gezeigt. Wie bei Beispiel 2 wurde die Form des Werkstückes durch optische Interferometrie unter Verwendung von Laserlicht gemessen. Für die Oberflächenrauheitsmessung des Werkstückes wurde eine „Weißlichtinterferometriemessung” (optische Interferenz) durchgeführt. Tabelle 5
Wie in der am weitesten rechts befindlichen Spalte von Tabelle 5 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass das Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung „28 Stunden”” dauerte, um die Metallform für die Mehrfachlinse, wie in 28B gezeigt ist, herzustellen.
Es ergibt sich die Schlussfolgerung, dass bei der Herstellung derselben Metallform für die Mehrfachlinse die vorliegende Erfindung die Herstellungszeit um etwa 82% im Vergleich zu derjenigen aus dem Stand der Technik verringern kann (siehe Tabelle 6). Tabelle 6

Vergleichsbeispiel 2 Bearbeitungszeit Beispiel 2 Bearbeitungszeit Rate der zeitlichen Verringerung

152 Stunden 28 Stunden 82%
Verallgemeinerung
Aus den Ergebnissen der Fälle A und B ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung die Herstellungszeit um 70 bis 80% im Vergleich zu derjenigen aus dem Stand der Technik verringern kann, wobei die Mikrostruktur aus dem schwer zu schneidenden Material hergestellt wird. Entsprechend ist einsichtig, dass die vorliegende Erfindung spürbar vorteilhafte Effekte für die Herstellung des Mikroerzeugnisses mit Feinstruktur bieten kann.
Bestätigungstest für die Bedeutung des Erstellungsverfahrens von Bearbeitungsdaten
Die Simulation wurde durchgeführt, um den Effekt des Erstellungsverfahrens der Bearbeitungsdaten entsprechend der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
Mit Blick auf ein Simulationsmodell gemäß Darstellung in 29, wurde die Gesamtbearbeitungszeit zwischen dem „Stand der Technik” und dem „neuen Verfahren (vorliegende Erfindung)” bewertet.
Insbesondere wurde eine derartige Bewertung unter einer Bedingung durchgeführt, dass dieselbe Laserverarbeitung zwischen dem „Stand der Technik” und dem „neuen Verfahren (vorliegende Erfindung)” zum Einsatz kam, wobei die serienbearbeitbare Tiefe der Laserbestrahlung bei 20 μm (siehe 29) lag. Im Ergebnis hat man herausgefunden, dass, wie in Tabelle 7 gezeigt ist, die Gesamtbearbeitungszeit für den „Stand der Technik” bei etwa 6700 s lag, wohingegen die Gesamtbearbeitungszeit für das „neue Verfahren (vorliegende Erfindung)” bei etwa 3400 s lag (siehe 30). Dies legt den Schluss nahe, dass das neue Verfahren der vorliegenden Erfindung die Gesamtbearbeitungszeit stärker als dasjenige aus dem Stand der Technik verringern kann. Tabelle 7

Stand der Technik neues Verfahren (vorliegende Erfindung)

Bearbeitungszeit 6700 Sekunden 3400 Sekunden
Daher ist davon auszugehen, dass die vorliegende Erfindung ermöglicht, die erforderliche Zeit zur Herstellung des endgültigen Erzeugnisses aus dem Werkstück effektiv zu verkürzen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück. Insbesondere kann eine Metallform für beliebige Arten von Teilen und geformten Erzeugnissen hergestellt werden, von denen alle eine Miniaturisierung und hohe Funktionalität aufweisen.
Verweis auf verwandte Patentanmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der am 14. Dezember 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-273091 und dem Titel „Method for Creating Machining Data for Use in Hybrid Ultraprecision Machining Device, and Hybrid Ultraprecision Machining Device”, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste

10: elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel
15: Laserbearbeitungsmittel
15a: einfallendes Laserlicht
30: Präzisionsbearbeitungsmittel
30a: Spitze des Werkzeuges
31: Gleitplattform
32: Motor zur Vertikalachsenbewegung
33: Bearbeitungskopf
34: Formerwerkzeug
35: Fly-Cut-Werkzeug
36: Diamantdrehwerkzeug
36a: Vakuumfutter (vacuum chuck)
36b: Luftspindel
36c: Induktionsmotor
36d: Servomotor
37: Mikrofräswerkzeug
38: Schleifwerkzeug
38a: Schleifwerkzeug (Diamantschleifstein)
38b: Zurichtschleifstein
50: Formmessmittel
52: Aufnahmemittel/Abbildungsmittel (Formmessmittel)
54: Detektor für Laserlicht (Formmessmittel)
80: Werkstück
81: grobbearbeitetes Werkstück
82: grobbearbeitetes und anschließend präzisionsbearbeitetes Werkstück (das heißt mikrobearbeitetes Erzeugnis)
82a: Mikroteil des mikrobearbeiteten Erzeugnisses
85: Tisch zum Montieren des Werkstückes
90: Rechenmittel (beispielsweise Computer)
100: hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung
200: stereoskopisches Modell der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form des Werkstückes
300: System für hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung
310: Speicher
320: CPU
330: Eingabeeinheit
340: Anzeigeeinheit
350: Ausgabeeinheit
360: Bus

Claims

Verfahren zum Erstellen von Bearbeitungsdaten zur Verwendung in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung (100) zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück (80), wobei die Bearbeitungsvorrichtung umfasst: ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel (10; 15) zum Grobbearbeiten des Werkstückes (80); ein Präzisionsbearbeitungsmittel (30) zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes (81); und ein Formmessmittel (50) zum Messen einer Form des Werkstückes (80) bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels (10; 15) und des Präzisionsbearbeitungsmittels (30), wobei die Erstellung der Bearbeitungsdaten Gebrauch macht von: Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes (80); Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück (80) durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel (10; 15); und einem stereoskopischen Modell (200) einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die Bearbeitungsdaten zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell (200) der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell (200) scheibenunterteilt ist, und wobei ein Bearbeitungsabschnitt für das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel (10; 15) extrahiert wird auf Grundlage von jeweiligen Formen von Grobbearbeitungsbereichen mit Entstehung in der Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten, worin bestimmt wird, ob der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert werden, um die Bearbeitungsdaten über eine Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der Bearbeitungsdaten versehen werden, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Bearbeitungsdaten durch Verweisen der Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte an eine vorab hergestellte Datenbank erstellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Extraktion des Bearbeitungsabschnittes durch jeden von eingeschlossenen Bereichen durchgeführt wird, die als Grobbearbeitungsbereiche mit Entstehung in jedem der Scheibenunterteilungsabschnitte definiert sind.
Verfahren nach Anspruch 4 bis 5 bei Abhängigkeit von Anspruch 2 oder 3, wobei die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung (100) eine Zufuhr einer Grobbearbeitung mit Durchführung durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel (10; 15) und/oder eine elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsbedingung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels (10; 15) entsprechend den Bearbeitungsdaten bewerkstelligt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bearbeitungsvorrichtung des Weiteren ein Steuer- bzw. Regelmittel zum Steuern bzw. Regeln des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels oder des Präzisionsbearbeitungsmittels (30) auf Grundlage von Information über die Form des Werkstückes (80) umfasst, wobei die Form von dem Formmessmittel (50) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Präzisionsbearbeitungsmittel (30) mit einem austauschbaren Schneidwerkzeug ausgestattet ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Planarwerkzeug, einem Formerwerkzeug, einem Fly-Cut-Werkzeug, einem Diamantdrehwerkzeug und einem Mikrofräswerkzeug besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das elektromagnetische Welten nutzende Bearbeitungsmittel (10; 15) ein Laserbearbeitungsmittel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Mikroteil des mikrobearbeiteten Erzeugnisses eine Abmessung von 10 nm bis 15 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das mikrobearbeitete Erzeugnis eine Metallform für eine optische Linse oder eine optische Linse ist.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung (100) zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück (80), wobei die Bearbeitungsvorrichtung umfasst: ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel (10; 15) zum Grobbearbeiten des Werkstückes (80); ein Präzisionsbearbeitungsmittel (30) zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes (81); und ein Formmessmittel (50) zum Messen einer Form des Werkstückes (80) bei Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels (10; 15) und des Präzisionsbearbeitungsmittels (30), wobei die Bearbeitungsvorrichtung (100) des Weiteren ein System (300) umfasst, das mit einem Speicher (310) versehen ist, in dem Bearbeitungsdaten für die Bearbeitungsvorrichtung gespeichert sind, die Bearbeitungsdaten elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten sind aus der Ermittlung unter Verwendung von: Information über eine ursprüngliche Form entsprechend einer Form des Werkstückes (80); Information über eine Grobbearbeitungsform zur Abtragung von dem Werkstück (80) durch das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel; und einem stereoskopischen Modell (200) einer nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form aus der Ermittlung durch Subtrahieren der Grobbearbeitungsform von der ursprünglichen Form, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten erstellt werden auf Grundlage von Information über eine Mehrzahl von Scheibenunterteilungsabschnitten aus der Ermittlung durch partielles Abschneiden von dem stereoskopischen Modell (200) der nach der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung vorhandenen Form derart, dass das stereoskopische Modell (200) scheibenunterteilt ist, und wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind, bei denen eine Extraktion des Bearbeitungsabschnittes durch Bestimmen dessen durchgeführt wird, ob ein Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte eine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich die jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit anderen Daten über einen benachbarten der Scheibenunterteilungsabschnitte kombiniert werden, um elektromagnetische Wellen betreffende Bearbeitungsdaten über eine Serienbearbeitung, die als primäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient, zu erstellen.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei die elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten Daten sind, bei denen dann, wenn der Grobbearbeitungsbereich eines jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte keine jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte durchdringende Durchdringungsform aufweist, Daten über jeden der Scheibenunterteilungsabschnitte mit einer Bedingung einer Endbearbeitung zum Erstellen der elektromagnetische Wellen betreffenden Bearbeitungsdaten versehen werden, wobei die Endbearbeitung als sekundäre Grobbearbeitung der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung dient.