DE112012003797T5

DE112012003797T5 - Bearbeitungsmittelbestimmungsverfahren für eine kombinierte Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung und kombinierte Ultrapräzisionsbearbeitunsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012003797T5
Application number: DE112012003797.9T
Authority: DE
Inventors: Takashi Shindo; Kimitake Okugawa; Noboru URATA; Syoji Kuroki; Akira Fukuoka; Atsushi Sakaguchi; Yoshiyuki Uchinono
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-12-15
Also published as: DE112012003797B4; JP5695215B2; US9612594B2; WO2013089282A4; US20140316552A1; CN103781590A; WO2013089282A1; CN103781590B; JPWO2013089282A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Bearbeitungsmittels in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die Bearbeitungsvorrichtung 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 eine Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel bei der Bestimmung des Bearbeitungsmittels getroffen wird auf Grundlage von: Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen wird; und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Bearbeitungsmittels in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung und zudem eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück durch eine hybride Ultrapräzisionsbearbeitung und zudem ein Verfahren zum Bestimmen des Bearbeitungsmittels 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.
Patentdruckschriften (Patentdruckschriften des Standes der Technik)

Patentdruckschrift 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. H09-225947
Patentdruckschrift 2: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-79854

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 der 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.
Während des Bearbeitungsprozesses kann eine Mehrzahl von Bearbeitungsmitteln sequenziell verwendet werden. In einigen Fällen (beispielsweise für den Fall einer bestimmten Bearbeitungsform) ist das bloße Durchführen einer vorab bestimmten Bearbeitungsabfolge gegebenenfalls nicht effektiv. In Abhängigkeit von der Bearbeitungsform und der Bearbeitungsfläche ist es möglich, beispielsweise die Bearbeitungsprozesszeit als Ganzes zu verkürzen, wenn ein vorheriges Bearbeitungsmittel der vorab bestimmten Abfolge nicht zuerst verwendet wird, sondern ein nachfolgendes Bearbeitungsmittel der vorab bestimmten Abfolge zuerst verwendet wird. In dieser Hinsicht ist es für einen Bediener schwierig zu bestimmen, welches von dem vorherigen oder dem nachfolgenden Bearbeitungsmittel der vorab bestimmten Abfolge verwendet wird. Eine vorab erfolgende Erstellung von Bearbeitungsdaten ist zudem ein aufwändiges Unterfangen, weshalb es mehr Zeit in Anspruch nimmt, da derartige Daten von verschiedenen Elementen, so beispielsweise der Bearbeitungsform und der Bearbeitungsfläche, abhängen können.
Unter diesen Umständen ist die vorliegende Erfindung gemacht worden. Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung auf die Bereitstellung eines Verfahrens zum Bestimmen eines Bearbeitungsmittels in einer Bearbeitungsvorrichtung gerichtet ist, die dafür ausgelegt ist, ein miniaturisiertes Erzeugnis (insbesondere ein Mikroerzeugnis mit Feinstruktur) herzustellen. Die vorliegende Erfindung ist zudem auf die Bereitstellung einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung gerichtet, die mit einem System ausgestattet ist, das Bearbeitungsdaten aufweist, die das Bearbeitungsmittel bestimmen können.
Mittel zur Lösung der Probleme
Eingedenk des Vorbeschriebenen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Bearbeitungsmittels 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 eine Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel bei der Bestimmung des Bearbeitungsmittels getroffen wird auf Grundlage von:
Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses;
Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und
„Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels” und „Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels”.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Vorverarbeitung zur Bestimmung des Bearbeitungsmittels unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes durchgeführt, wobei eine Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird, und eine Bestimmung, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, auf Grundlage dessen durchgeführt wird, ob die Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist.
Es wird bevorzugt, dass dann, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, ein „Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung” durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist.
Es wird bevorzugt, dass bei dem „Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung” dessen Form mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank über das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verglichen wird, um zu bestimmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll.
Vorzugsweise wird ein Volumen des „Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung” berechnet zum Ermitteln einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel, wodurch die Bearbeitungszeit „A” und die Bearbeitungszeit „B” miteinander verglichen werden, um zu bestimmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll. Es wird bevorzugt, wenn eine Anordnungszeit, die zum Umstellen von dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel zu dem Präzisionsbearbeitungsmittel erforderlich ist, zusätzlich bei dem Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” berücksichtigt wird.
Es wird bevorzugt, wenn die vorstehende Definition und der vorstehende Vergleich nacheinander durchgeführt werden. Insbesondere wird bevorzugt, wenn das Nachfolgende sequenziell durchgeführt wird:

(a) Definition des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung;
(b) Vergleich zwischen der Form des Versuchsabschnittes der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung und der bearbeitbaren Form aus der Speicherung in der Datenbank; und
(c) Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B”.

Bei der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung, auf die das Bestimmungsverfahren des Bearbeitungsmittels entsprechend der vorliegenden Erfindung gerichtet ist, 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 Steuerung bzw. Regelung) 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 10 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 für mikrobearbeitete Erzeugnisse mit 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 Bearbeitungsvorrichtung umfasst:
ein elektromagnetische Wellen nutzendes Bearbeitungsmittel zum Grobbearbeiten des Werkstückes;
ein Präzisionsbearbeitungsmittel zum Präzisionsbearbeiten des grobbearbeiteten Werkstückes; und
ein Formmessmittel zum Bestimmen 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 Daten sind zum Treffen einer Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel auf Grundlage von:
Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses;
Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und
Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes auf Grundlage dessen, ob eine Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, wobei die Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form des Werkstückes in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, durch Vergleichen einer Form eines Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel, wobei der Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus positioniert ist.
Bei wieder einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, durch Berechnen eines Volumens des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung, gefolgt von einem Ermitteln einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und Ermitteln einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel, gefolgt von einem Vergleichen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” miteinander.
Effekt der Erfindung
In Bezug auf den vorteilhaften Effekt der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung, für die das Verfahren zum Bestimmen des Bearbeitungsmittels verwendet wird, 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 das Bestimmungsverfahren des Bearbeitungsmittels (das heißt bei der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung, die mit einem System ausgestattet ist, das einen Speicher aufweist, in dem die Bearbeitungsdaten, die das Bearbeitungsmittel bestimmen können, gespeichert sind) wird ermöglicht, eine geeignete Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel in Abhängigkeit von der tatsächlichen Bearbeitungsform zu treffen. Dies kann zu einer Verringerung der Zeit für den Bearbeitungsprozess führen. Mit anderen Worten, während das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel grundsätzlich als primäres Mittel verwendet wird und das Präzisionsbearbeitungsmittel grundsätzlich als sekundäres Mittel verwendet wird, kann das Präzisionsbearbeitungsmittel (das grundsätzlich als sekundäres Mittel verwendet wird) direkt in Abhängigkeit von der tatsächlichen Bearbeitungsform oder Fläche verwendet werden, was effektiv die Gesamtzeit des Bearbeitungsprozesses verkürzen kann. Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung die Gesamtprozesszeit verkürzen kann, die für eine gewünschte Formung des Werkstückes erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung benötigt keine individuelle Beurteilung zum Treffen einer Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel, was auch 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 Erzeugung 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 Mikrofräswerkes/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 Erzeugung von Daten für eine Korrekturbearbeitung.
12 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Berechnungsmittels 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 werden/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.
20 ist eine Ansicht zur Darstellung des Konzeptes des „Abtragungsvolumens, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll” und des „stereoskopischen Modells des mikrobearbeiteten Erzeugnisses”.
21A und 21B sind Konzeptbilder zur Darstellung von „Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels” und von „Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels”, wobei 21A Korrelationsdaten „A” zwischen einem Abtragungsvolumen und einer Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel zeigt, 21B Korrelationsdaten „B” zwischen einem Abtragungsvolumen und einer Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel zeigt, und 21C Korrelationsdaten zwischen einem Abtragungsvolumen und einer Abtragungsprozesszeit unter Einbeziehung der Anordnungszeit zeigt.
22A und 22B sind Ansichten zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Herstellung einer Offsetfläche.
23A, 23B und 23C sind Ansichten zur Darstellung eines Ausführungsbeispieles vor dem Offset und von Ausführungsbeispielen einer Offsetfläche, wobei 23A einen Teil der Offsetfläche mit Positionierung innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes zeigt, 23B die Offsetfläche als Ganzes mit Positionierung innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes zeigt und 23C die Offsetfläche als Ganzes mit Positionierung außerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes zeigt.
24 ist ein Graph zur Darstellung einer Beziehung zwischen dem Offsetausmaß und der Bearbeitungszeit.
25 ist ein Flussdiagramm, bei dem „eine Bestimmung unter Verwendung der Offsetverarbeitung (Definition der versuchsmäßigen elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung)”, „eine Bestimmung, ob der Versuchsabschnitt eine mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbare Form aufweist” und „eine Bestimmung, ob der Versuchsabschnitt ein Ausmaß aufweist, das größer oder gleich einem elektromagnetische Wellen nutzenden bearbeitbaren Ausmaß ist” nacheinander durchgeführt werden.
26A und 26B sind Ansichten zur schematischen Darstellung eines „Spotdurchmessers” und einer „Ecke R”, wobei 26A den Spotdurchmesser zeigt, während 26B die Ecke R zeigt.
27 ist eine Ansicht zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Systems, das bei einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
28 ist eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung eines Schleifwerkzeuges/einer Schleifbearbeitung.
29A und 29B sind Ergebnisse in Bezug auf Metallformen, die bei „Beispiele” hergestellt werden, wobei 29A den Fall „A” zeigt, während 29B den Fall „B” zeigt.
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 mit einer Frequenz von 10 kHz bis 500 kHz, 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 (Oberflächengenauigkeit 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 kontinuierlich 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 oder 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 eine beispielsweise 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 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 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 Ausfüh-rungsbeispielen 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 mit 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 19 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.
Bestimmungsverfahren für das Bearbeitungsmittel entsprechend der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bestimmungsverfahren eines Bearbeitungsmittels, wobei das Verfahren für die vorbeschriebene hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 geeignet ist. Insbesondere wird eine Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel in Abhängigkeit von einer tatsächlichen Bearbeitungsform oder Fläche getroffen. Die Abdeckung der vorliegenden Erfindung ist in 19 gezeigt. Wie aus 19 ersichtlich ist, wird das Bestimmungsverfahren des Bearbeitungsmittels entsprechend der vorliegenden Erfindung hauptsächlich zu einem Zeitpunkt vor der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses durchgeführt.
Nunmehr folgt die Detailbeschreibung der vorliegenden Erfindung. Entsprechend dem Bestimmungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel zur Verwendung für die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung durchgeführt auf Grundlage von:
Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses;
Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und
„Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels” und „Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels”.
„Information über das stereoskopische Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses” ist Information über eine gewünschte Form, das heißt Information über eine Form, die durch die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung hergestellt werden soll. Mit anderen Worten, es handelt sich um Information über eine endgültige Form, die man dem Werkstück durch den Bearbeitungsprozess aufprägt, wobei das Werkstück teilweise, wie in 20 gezeigt ist, abgetragen wird.
„Information über das Abtragungsvolumen, das von dem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll” ist Information über das Werkstückvolumen, das durch einen Bearbeitungsprozess der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung abgetragen werden soll. Mit anderen Worten, es ist Information über ein abgetragenes Volumen des Werkstückes, wobei das abgetragene Volumen teilweise von dem Werkstück bei der Erzeugung der endgültigen Form aus den Werkstück (wie in 20 gezeigt ist) abgetragen wird.
„Daten über die Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels” sind Korrelationsdaten in Bezug auf die Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels. Es sind beispielsweise Daten über Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel (siehe 21A). Auf ähnliche Weise sind „Daten über die Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels” Korrelationsdaten in Bezug auf die Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels. Es können beispielsweise Daten über Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel sein (siehe 21B).
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass unter Verwendung der vorgenannten Information und Daten eine Bestimmung dahingehend durchgeführt wird, welches von dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel verwendet werden soll. Es wird bevorzugt, wenn eine derartige Bestimmung insbesondere unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten durchgeführt wird. Mit anderen Worten, es wird unter Verwendung der dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes eine Offsetverarbeitung vorzugsweise als Vorverarbeitung zur Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses durchgeführt.
Wie in 22A und 22B gezeigt ist, wird beispielsweise bevorzugt, wenn eine Offsetfläche durch Verschieben einer jeden Oberfläche der endgültigen Form in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird, woraufhin die Bestimmung dessen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, auf Grundlage dessen durchgeführt wird, ob eine derartige Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes befindlich ist (das heißt, ob die Offsetfläche an der Innenseite des Werkstückes von der am weitesten außen befindlichen Ebene hiervon positioniert ist). Mit anderen Worten, ein Umriss bzw. eine Kontur der endgültigen Form wird in dem bestimmten Ausmaß Δd verschoben, um die Offsetfläche zu erzeugen, woraufhin ein mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbarer Abschnitt auf Grundlage dessen bestimmt wird, ob die Offsetfläche von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes vorsteht. Der Begriff „Offset” bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung eine Computerbearbeitung (insbesondere eine dreidimensionale CAD-Bearbeitung), bei der jeweilige Oberflächen des Objektes um einem gegebenen Abstandsbetrag verschoben werden. Beispielsweise werden die jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form des Werkstückes in ihren Normalrichtungen in Bezug auf derartige jeweilige Oberflächen verschoben. Vom Standpunkt der tatsächlichen Verarbeitung aus kann die Offsetfläche unter Verwendung einer CAD-Software NX (Siemens) hergestellt werden, wobei „Surface” bei Modell ausgewählt wird und sodann „Offset Surface Command” (Offsetoberflächenbefehl) implementiert wird. Demgegenüber bedeutet die Wendung „Die Offsetfläche ist innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes befindlich” im Sinne der vorliegenden Beschreibung, dass wenigstens ein Teil der Offsetfläche an der Innenseite des Werkstückes in Bezug auf das Oberflächenniveau des Werkstückes zu einem Zeitpunkt vor der Durchführung eines Abtragungsprozesses befindlich ist. Mit anderen Worten, diese Wendung bedeutet, dass wenigstens ein Teil der Offsetfläche nicht an der Außenseite des ursprünglichen Werkstückes, sondern an der Innenseite hiervon (siehe 22B) befindlich ist.
Die Offsetfläche kann drei verschiedene Arten von Formen aufweisen, wie in 23A bis 23C gezeigt ist. Wie in 23A gezeigt ist, ist ein Teil der Offsetfläche an der Innenseite des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes befindlich, wohingegen die andere Offsetfläche an der Außenseite des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes befindlich ist. In diesem Fall wird ein Bereich, der an der Innenseite des Werkstückes von der am weitesten außen befindlichen Ebene hiervon befindlich ist, als mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbarer Abschnitt betrachtet. Demgegenüber wird ein weiterer Bereich, der an der äußeren Seite des Werkstückes von der am weitesten außen befindlichen Ebene hiervon befindlich ist, als nicht mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbarer Abschnitt betrachtet. Insbesondere wird ein bearbeitbarer Abschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung versuchsmäßig durch einen Bereich definiert, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist. Demgegenüber ist ein nicht bearbeitbarer Abschnitt zur elektromagnetischen Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes und einem weiteren Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der weitere Teil außerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist. Wie in 23B gezeigt ist, sind sämtliche Teile der Offsetfläche an der Innenseite des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes befindlich. In diesem Fall wird ein gesamter Bereich, der an der Innenseite des Werkstückes von der am weitesten außen befindlichen Ebene hiervon befindlich ist, als mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbarer Abschnitt betrachtet. Wie in 23C gezeigt ist, sind alle Teile der Offsetfläche an der Außenseite des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes befindlich. In diesem Fall wird ein gesamter Bereich, der an der äußeren Seite des Werkstückes von der am weitesten außen befindlichen Ebene hiervon befindlich ist, als nicht mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbarer Abschnitt betrachtet.
Das vorstehende Schema bedient sich der Offsetverarbeitung, bei der der mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbare Abschnitt in Abhängigkeit von der Dickenabmessung des abgetragenen Abschnittes des Werkstückes, das heißt in Abhängigkeit vom abgetragenen Volumen des Werkstückes, bestimmt wird. Das Verschiebungsausmaß bei der Offsetverarbeitung, das heißt Δd, kann der elektromagnetische Wellen nutzenden Bedingung zugeordnet werden. Eingedenk dessen kann das vorstehende Schema als Bestimmungsverarbeitung dahingehend gesehen werden, dass das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel entsprechend der Dicke oder dem Ausmaß des abgetragenen Abschnittes des Werkstückes verwendet werden soll (siehe 24).
Zusätzlich zur Bestimmung unter Verwendung der Offsetverarbeitung wird vorzugsweise bestimmt, ob ein Versuchsbearbeitungsabschnitt, den man durch die vorbeschriebene Verarbeitung erhält, eine mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbare Form aufweist, und/oder ob dieser Versuchsbearbeitungsabschnitt ein passendes Ausmaß aufweist, das größer oder gleich einem mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbaren Ausmaß ist (siehe 25). Insbesondere wird die zusätzliche Bestimmung in Bezug auf einen Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durchgeführt, wobei der Versuchsabschnitt durch die vorbeschriebene Offsetverarbeitung definiert wird.
Die Bestimmung, ob der Versuchsabschnitt die mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbare Form aufweist, wird vorzugsweise auf Grundlage einer Datenbank über eine bearbeitbare Form des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels durchgeführt. Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, wenn die Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in der Datenbank über das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verglichen wird, um zu bestimmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll. Wie in 26A und 26B gezeigt ist, wird beispielsweise der Versuchsabschnitt mit der bearbeitbaren Form hinsichtlich „Spotdurchmesser” und „Ecke R” verglichen, wodurch bestimmt wird, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll. Der Spotdurchmesser ist ein Durchmesser eines Laserstrahles an dem Werkstück. Ist der Versuchsabschnitt des Werkstückes größer als der Spotdurchmesser, so wird dieser Abschnitt als mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbar betrachtet (siehe 26A). Demgegenüber wird, wenn der Versuchsabschnitt des Werkstückes kleiner als der Spotdurchmesser ist, dieser Abschnitt als nicht mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbar betracht (siehe 26A). In Bezug auf die „Ecke R” wird ein verjüngungsartige Form des Werkstückes, bei der eine zusätzliche Abtragung bei der Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen (beispielsweise dem Laserstrahl) auftreten kann, als nicht mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbar betrachtet (siehe 26B).
Die Bestimmung, ob der Versuchsabschnitt dasjenige Ausmaß aufweist, das größer oder gleich dem mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbaren Ausmaß ist, wird vorzugsweise auf Grundlage von Abtragungsprozesszeiten mit Blick auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und das Präzisionsbearbeitungsmittel durchgeführt. Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, wenn ein Volumen des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung berechnet wird, woraufhin eine Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel erhalten wird (siehe 21A), wobei man zudem eine Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel erhält (siehe 21B), woraufhin die Bearbeitungszeit „A” und die Bearbeitungszeit „B” miteinander verglichen werden, um zu bestimmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll. Wie in 21C gezeigt ist, kann eine Anordnungszeit, die zum Umstellen von dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel zu dem Präzisionsbearbeitungsmittel erforderlich ist, zusätzlich bei dem Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” berücksichtigt werden. Insbesondere wird es entsprechend dem Graph von 21C, wenn das Volumen des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung größer als „V_x” ist, möglich, bei der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung die Bearbeitungszeit insgesamt zu verkürzen. Wenn demgegenüber das Volumen des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung kleiner als „V_x” ist, so macht nicht die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung, sondern die Präzisionsbearbeitung die Verkürzung der Bearbeitungszeit möglich. Diese Bestimmungen rühren von dem Umstand her, dass die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zwei Arten von Bearbeitungsmitteln aufweist, nämlich das „elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel zum Grobbearbeiten” und das „Präzisionsbearbeitungsmittel zum Präzisionsbearbeiten”. Die vorliegende Erfindung kann zudem eine optimale Bearbeitung eingedenk des Umstellvorganges zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel vornehmen.
Bei dem Bestimmungsverfahren des Bearbeitungsmittels werden die „Bestimmung unter Verwendung der Offsetverarbeitung (das heißt die Definition des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung)”, die „Bestimmung, ob der Versuchsabschnitt die mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbare Form aufweist” und die „Bestimmung, ob der Versuchsabschnitt ein geeignetes Ausmaß aufweist, das größer oder gleich dem mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbaren Ausmaß ist” nacheinander durchgeführt. Insbesondere werden die nachfolgenden Punkte (a) bis (c) nacheinander durchgeführt, um zu bestimmen, welches von dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel verwendet werden soll.

(a) Die Offsetverarbeitung wird durchgeführt, woraufhin das Vorhandensein des mit elektromagnetischen Wellen bearbeitbaren Abschnittes versuchsweise auf Grundlage dessen beurteilt wird, ob die Offsetfläche von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes vorsteht. Dies bedeutet, dass der Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung definiert wird.
(b) Die Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung wird mit der bearbeitbaren Form aus der Speicherung in der Datenbank über das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verglichen, um zu bestimmen, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung geeignet ist. Dies bedeutet, dass dasjenige, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, eingedenk der „Form” des Versuchsabschnittes bestimmt wird.
(c) Der Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und der Bearbeitungszeit „B” des Präzisionsbearbeitungsmittels wird unter Berücksichtigung der Anordnungszeit durchgeführt, die zum Umstellen zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel erforderlich ist, um zu bestimmen, ob der Versuchsabschnitt ein geeignetes Volumen aufweist, das durch die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitung abgetragen werden soll. Dies bedeutet, dass dasjenige, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, eingedenk der „erforderlichen Bearbeitungszeit für das Abtragungsvolumen, so beispielsweise die erforderliche Bearbeitungszeit unter Berücksichtigung der Anordnungszeit” bestimmt wird.

Um die Einsetzbarkeit des Bestimmungsverfahrens des Bearbeitungsmittels entsprechend der vorliegenden Erfindung zu erweitern, wird beispielsweise bei vorstehendem Punkt (c) bevorzugt, wenn die Korrelationsdaten bei jedem von verschiedenen Materialien des Werkstückes verwendet werden. Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, eine Datenbank über die Korrelation zwischen dem Abtragungsvolumen und der Bearbeitungszeit für jedes der Materialien des Werkstückes und jedes der Bearbeitungsmittel zu schaffen. Hierdurch wird es möglich, auf besser geeignete Weise den Bearbeitungsprozess sogar dann durchzuführen, wenn das Material des Werkstückes geändert wird.
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 grobarbeiteten Werkstückes; und
ein Formmessmittel zum Messen einer Form des Werkstückes unter Verwendung des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und des Präzisionsbearbeitungsmittels. Da das „elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel”, das „Präzisionsbearbeitungsmittel” und das „Formmessmittel” vorstehend bereits beschrieben worden sind, wird auf eine Beschreibung hiervon verzichtet, um eine doppelte Erklärung zu vermeiden.
Insbesondere zeichnet sich die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass sie zudem ein System aufweist, das mit einem Speicher versehen ist, in dem Bearbeitungsdaten für die Bearbeitungsvorrichtung gespeichert sind. Derartige Bearbeitungsdaten sind Daten zum Treffen einer Wahl, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und das Präzisionsbearbeitungsmittel verwendet werden sollen, auf Grundlage von:
Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses;
Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und
Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels.
Wie in 27 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 Bearbeitungsdaten zum Treffen einer Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel auf Grundlage von:
Information über das stereoskopische Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses;
Information über das Abtragungsvolumen, das von dem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und
Daten über die Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über die Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels. Für den Betrieb des Systems 300 werden die Bearbeitungsdaten durch die CPU zur Implementierung der Programme für die hybride Ultrapräzisionsbearbeitung verwendet, wodurch die hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung 100 geeignet betrieben werden kann. Während des Betriebes der Vorrichtung wird gesteuert bzw. geregelt, welches von der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll.
Mit anderen Worten, die Bearbeitungsdaten für das Bestimmungsverfahren der Bearbeitung entsprechend der vorliegenden Erfindung werden in dem Speicher 310 des Systems 300 gespeichert. Der Speicher des Systems speichert die nachfolgenden Daten (siehe 19 bis 25): Bearbeitungsdaten zum Treffen der Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel auf Grundlage von: Information über das stereoskopische Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über das Abtragungsvolumen, das von dem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses hergestellt werden soll; und Daten über die Abtragungsprozesszeit und das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und Daten über die Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels.
Man beachte, dass die Bearbeitungsdaten für das Bestimmungsverfahren der Bearbeitung entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weshalb sie die nachfolgenden Merkmale aufweisen können.

• Die Bearbeitungsdaten können eine Bestimmung vornehmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, durch Verwenden von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes auf Grundlage dessen, ob eine Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist (das heißt, ob die Offsetfläche an der Innenseite des Werkstückes an der am weitesten außen befindlichen Ebene hiervon positioniert ist), wobei die Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form des Werkstückes in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird (siehe 22, 24 und 25).
• Die Bearbeitungsdaten können eine Bestimmung vornehmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, durch Vergleichen einer Form eines Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank mit Blick auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel, wobei der Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus positioniert ist (siehe 23, 24 und 25).
• Die Bearbeitungsdaten können eine Bestimmung vornehmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, durch Berechnen eines Volumens des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung, gefolgt von einem Ermitteln einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und Ermitteln einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel, gefolgt von einem Vergleichen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” miteinander (siehe 21 und 25).
• Die Bearbeitungsdaten können zusätzlich eine Anordnungszeit beim Vergleichen zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” berücksichtigen, wobei die Anordnungszeit diejenige Zeit ist, die zum Umstellen von einem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel zu dem Präzisionsbearbeitungsmittel erforderlich ist (siehe 21 und 25).
• Die Bearbeitungsdaten können sequenziell die nachfolgenden Punkte (a) bis (c) durchführen: (a) Definition des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung; (b) Vergleich zwischen der Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung und der bearbeitbaren Form aus der Speicherung in der Datenbank; und (c) Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” (siehe 25).

Der Speicher zum darin erfolgenden Speichern von „Bearbeitungsdaten” ist nicht auf den ROM und/oder RAM mit Einbau, in dem Computer beschränkt, sondern es können auch eine herausnehmbare Platte, so beispielsweise eine optische Speicherplatte (beispielsweise eine CD-ROM), verwendet werden. In diesem Fall kann die herausnehmbare Platte die Bearbeitungsdaten zum Treffen der Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel speichern auf Grundlage von: Information über das stereoskopische Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über das Abtragungsvolumen zur Abtragung von dem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; und Daten über die Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über die Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels. Die gespeicherten Bearbeitungsdaten der herausnehmbaren Platte können ausgelesen und in dem ROM und/oder RAM der Vorrichtung gespeichert werden. Alternativ kann ein weiterer 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 Bearbeitungsdaten speichern zum Treffen der Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel auf Grundlage von: Information über das stereoskopische Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über das Abtragungsvolumen, das von dem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und Daten über die Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über die Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels. In diesem Fall werden die gespeicherten Bearbeitungsdaten von dem anderen Computer über ein Kommunikationsnetzwerk oder eine herausnehmbare Platte auf das System der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung übertragen, woraufhin die übertragenen Daten in dem ROM und/oder RAM der hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung gespeichert werden.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung gemäß vorstehender Beschreibung die nachfolgenden Aspekte beinhaltet.

1. Aspekt: Verfahren zum Bestimmen einer Bearbeitungsvorrichtung 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 eine Wahl zwischen der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung bei der Bestimmung der Bearbeitungsvorrichtung getroffen wird auf Grundlage von: Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und Daten über eine Abtragungsprozesszeit der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und Daten über eine Abtragungsprozesszeit der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung.
2. Aspekt: Verfahren nach dem 1. Aspekt, wobei ein Vorverarbeiten zur Bestimmung der Bearbeitungsvorrichtung unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes durchgeführt wird, wobei: eine Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form des Werkstückes in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird, und eine Bestimmung, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll, auf Grundlage dessen durchgeführt wird, ob die Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist.
3. Aspekt: Verfahren nach dem 2. Aspekt, wobei dann, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, ein Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist.
4. Aspekt: Verfahren nach dem 3. Aspekt, wobei eine Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank über die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verglichen wird, um zu bestimmen, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll.
5. Aspekt: Verfahren nach dem 3. oder 4. Aspekt, wobei ein Volumen des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung berechnet wird zur Ermittlung einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung und einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf die Präzisionsbearbeitungsvorrichtung, und die Bearbeitungszeit „A” und die Bearbeitungszeit „B” miteinander verglichen werden, um zu bestimmen, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll.
6. Aspekt: Verfahren nach dem 5. Aspekt, wobei eine Anordnungszeit, die zum Umstellen von der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung zu der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung erforderlich ist, zusätzlich bei dem Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” berücksichtigt wird.
7. Aspekt: Verfahren nach dem 5. Aspekt bei Abhängigkeit von dem 4. Aspekt, wobei das Nachfolgende nacheinander durchgeführt wird: (a) Definition des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung; (b) Vergleich zwischen der Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung und der bearbeitbaren Form aus der Speicherung in der Datenbank; und (c) Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B”.
8. Aspekt: Verfahren nach einem der 1. bis 7. Aspekte, 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 1. bis 8. Aspekte, 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 1. bis 9. Aspekte, wobei die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung eine Laserbearbeitungsvorrichtung ist.
11. Aspekt: Verfahren nach einem der 1. bis 10. Aspekte, wobei ein Mikroteil des mikrobearbeiteten Erzeugnisses eine Abmessung von 10 nm bis 15 mm aufweist.
12. Aspekt: Verfahren nach dem 11. Aspekt, wobei das mikrobearbeitete Erzeugnis eine Metallform für eine optische Linse oder eine optische Linse ist.
13. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die Bearbeitungseinrichtung umfasst: eine elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung zum Grobbearbeiten des Werkstückes; eine Präzisionsbearbeitungvorrichtung 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 Daten sind zum Treffen einer Wahl zwischen der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung auf Grundlage von: Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und Daten über eine Abtragungsprozesszeit der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsvorrichtung und Daten über eine Abtragungsprozesszeit der Präzisionsbearbeitungsvorrichtung.
14. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung nach dem 13. Aspekt, wobei die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen können, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll, unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes auf Grundlage dessen, ob eine Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, wobei die Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form des Werkstückes in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird.
15. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung nach dem 14. Aspekt, wobei die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen können, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, durch Vergleichen einer Form eines Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank in Bezug auf die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung, wobei der Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindliche Ebenenniveau des Werkstückes und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus positioniert ist.
16. Aspekt: Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungseinrichtung nach dem 14. Aspekt, wobei die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen können, ob die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden soll, durch Berechnen eines Volumens des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung, gefolgt von einem Ermitteln einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf die elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsvorrichtung und Ermitteln einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf die Präzisionsbearbeitungsvorrichtung, gefolgt von einem Vergleichen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” miteinander.

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 bemerkt, stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Bestimmen eines Bearbeitungsschrittes bei einem hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsverfahren zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück bereit,
wobei das Bearbeitungsverfahren 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 das Bestimmungsverfahren die Bestimmung einer Wahl vornimmt zwischen dem Schritt (i) der elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung (das heißt der Grobbearbeitung) und dem Schritt (ii) der Präzisionsbearbeitung auf Grundlage des Folgenden: Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und „Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels” und „Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels”. Da vorteilhafte Effekte und der Inhalt des Verfahrens die gleichen wie bei der vorbeschriebenen Erfindung sind, wird auf eine Beschreibung hiervon verzichtet, um eine doppelte Erklärung 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 29A 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 29A 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 29A 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
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 29B 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 29B 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 29B 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
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.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Erstellung 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. 2011-273089 und dem Titel „Method for Determining a Machining Neans 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
300: System für hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung
310: Speicher
320: CPU
330: Eingabeeinheit
340: Anzeigeeinheit
350: Ausgabeeinheit
360: Bus

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Bearbeitungsmittels in einer hybriden Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die Bearbeitungsvorrichtung 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 eine Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel bei der Bestimmung des Bearbeitungsmittels getroffen wird auf Grundlage von: Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Vorverarbeiten zur Bestimmung des Bearbeitungsmittels unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes durchgeführt wird, wobei: eine Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird, und eine Bestimmung, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll, auf Grundlage dessen durchgeführt wird, ob die Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei dann, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, ein Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank über das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verglichen wird, um zu bestimmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Volumen des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung berechnet wird zur Ermittlung einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel, und die Bearbeitungszeit „A” und die Bearbeitungszeit „B” miteinander verglichen werden, um zu bestimmen, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Anordnungszeit, die zum Umstellen von dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel zu dem Präzisionsbearbeitungsmittel erforderlich ist, zusätzlich bei dem Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 bei Abhängigkeit von Anspruch 4, wobei das Nachfolgende nacheinander durchgeführt wird: (a) Definition des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung; (b) Vergleich zwischen der Form des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung und der bearbeitbaren Form aus der Speicherung in der Datenbank; und (c) Vergleich zwischen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B”.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bearbeitungsvorrichtung des Weiteren ein Steuer- bzw. Regelmittel zum Steuern bzw. Regeln des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels oder des Präzisionsbearbeitungsmittels auf Grundlage von Information über die Form des Werkstückes umfasst, wobei die Form von dem Formmessmittel gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Präzisionsbearbeitungsmittel 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 9, wobei das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel ein Laserbearbeitungsmittel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Mikroteil des mikrobearbeiteten Erzeugnisses eine Abmessung von 10 nm bis 15 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das mikrobearbeitete Erzeugnis eine Metallform für eine optische Linse oder eine optische Linse ist.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung zum Herstellen eines mikrobearbeiteten Erzeugnisses aus einem Werkstück, wobei die Bearbeitungsvorrichtung 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, die Bearbeitungsdaten Daten sind zum Treffen einer Wahl zwischen dem elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittel und dem Präzisionsbearbeitungsmittel auf Grundlage von: Information über ein stereoskopisches Modell des mikrobearbeiteten Erzeugnisses; Information über ein Abtragungsvolumen, das von einem Volumen des Werkstückes bei der Herstellung des mikrobearbeiteten Erzeugnisses abgetragen werden soll; und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitungsmittels und Daten über eine Abtragungsprozesszeit des Präzisionsbearbeitungsmittels.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen können, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll oder nicht, unter Verwendung von dreidimensionalen CAD-Daten über eine endgültige Form des Werkstückes auf Grundlage dessen, ob eine Offsetfläche innerhalb eines am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist oder nicht, wobei die Offsetfläche durch Verschieben von jeweiligen Oberflächen der endgültigen Form des Werkstückes in einem bestimmten Ausmaß erzeugt wird.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen können, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll oder nicht, wenn die Offsetfläche wenigstens teilweise innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus des Werkstückes positioniert ist, durch Vergleichen einer Form eines Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung mit einer bearbeitbaren Form aus der Speicherung in einer Datenbank in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel, wobei der Versuchsabschnitt zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung durch einen Bereich definiert ist, der von dem am weitesten außen befindlichen Ebenenniveau des Werkstückes und einem Teil der Offsetfläche eingeschlossen ist, wobei der Teil innerhalb des am weitesten außen befindlichen Ebenenniveaus positioniert ist.
Hybride Ultrapräzisionsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Bearbeitungsdaten eine Bestimmung vornehmen können, ob das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel verwendet werden soll oder nicht, durch Berechnen eines Volumens des Versuchsabschnittes zur elektromagnetische Wellen nutzenden Bearbeitung, gefolgt von einem Ermitteln einer Bearbeitungszeit „A” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „A” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das elektromagnetische Wellen nutzende Bearbeitungsmittel und Ermitteln einer Bearbeitungszeit „B” des berechneten Volumens auf Grundlage von Korrelationsdaten „B” zwischen dem Abtragungsvolumen und der Abtragungsprozesszeit in Bezug auf das Präzisionsbearbeitungsmittel, gefolgt von einem Vergleichen der Bearbeitungszeit „A” und der Bearbeitungszeit „B” miteinander.