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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Mikroentladungs-Abrichtvrrichtung
entsprechend des Oberbegriffabschnittes von Anspruch 1 zum Abrichten
eines sehr feinen oder dünnen
elektrisch leitenden Schleifsteines und ein Feinbearbeitungsverfahren,
das die Vorrichtung verwendet. Eine Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung
der zuvor genannten Art ist in dem Japanischen Patentauszug
JP 061 147 32 gezeigt.
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BESCHREIBUNG DER ZUGEHÖRIGEN TECHNIK
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In
jüngster
Zeit hat es für
die Entwicklung einer Mikro-Maschine und dergleichen Forderungen
für ein abtragendes
Bearbeitungsverfahren an die Maschine gegeben, feine Bauteile mit
hoher Präzision
zu formen. Als ein abtragendes Verarbeitungsverfahren, das besonders
für die
Herstellung von Bohrungen oder Kanälen in solch feinen Bauteilen
geeignet ist, ist ein Abrichtschleifverfahren mit gleichzeitiger
Elektrolytbehandlung (nachstehend als ein ELID-Schleifverfahren
bezeichnet) erwähnt
worden.
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In
dem Abrichtschleifverfahren mit gleichzeitiger Elektrolytbehandlung
(ELID-Schleifverfahren)
wird ein sehr feiner elektrisch leitender Schleifstein unter Verwendung
feiner Diamantkörner
oder ein sehr dünner elektrisch
leitender Schleifstein verwendet und der Schleifstein wird elektrisch
abgerichtet, um einen abtragend zu bearbeitenden Artikel (das Werkstück) abtragend
zu bearbeiten. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Präzision
der abtragenden Bearbeitung hoch ist, eine hoch-qualitative Oberflächenrauhigkeit
erhalten wird und harte, dreidimensional geformte Bauteile relativ
leicht abtragend bearbeitet werden können.
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Selbst
ein sehr feiner/dünner
Schleifstein, der bei der Feinbearbeitung anzuwenden ist, hat während der
Bearbeitung einen Versatz oder eine Abweichung. Demzufolge muss
solch ein Versatz oder solch eine Abweichung durch Abrichten vor
der An- wendung einer
abtragenden Präzisionsbearbeitung,
wie ELID-abtragende Schleifbearbeitung, beseitigt werden.
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Jedoch
ist in einem Metallbindungs-Schleifstein für den Gebrauch in der ELID-Schleifbearbeitung
ein Bindematerial sehr hart. Demzufolge ist in einem herkömmlichen
Abrichtverfahren eine Korrektureffektivität gering, eine Korrekturpräzision begrenzt
und die Anwendung schwierig. Insbesondere da der auf die Feinbearbeitung
anzuwendende Schleifstein sehr fein oder dünn ist (z. B. ein Durchmesser
von 1 mm oder weniger, eine Dicke von 1 mm oder weniger) wird durch
den Kontakt mit einem Werkzeug für
das mechanische Abrichten der Schleifstein selbst deformiert, was
ein Problem hervorruft, dass ein Abrichten mit hoher Präzision nicht realisiert
werden kann.
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Andererseits
ist als ein abtragendes Bearbeitungsverfahren für die abtragende Bearbeitung
eines Werkstückes,
das damit keinen Kontakt hat, eine abtragende elektrische Entladungsbearbeitung
bekannt. In dem abtragenden Bearbeitungsverfahren sind das Werkstück und eine
Bearbeitungselektrode mit einem Abstand dazwischen in einer isolierenden
Bearbeitungsflüssigkeit
zueinander gegenüberliegend
und eine Kurzzeitimpuls-Bogenentladung wird wiederholt, um eine
abtragende Bearbeitung zum Abtragen auszuführen.
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In
dem abtragenden Bearbeitungsverfahren gibt es jedoch die Probleme,
dass (1) eine Form der Elektrode erfordert, zuvor auf eine gewünschte Bearbeitungsform
angepasst zu werden, (2) eine präzise
Positionssteuerung erforderlich ist, um ein konstantes Intervall
zwischen der Elektrode und dem Werkstück beizubehalten, (3) ein großer Stromimpuls
benötigt
wird, um zwischen die Elektrode und das Werkstück zugeführt zu werden, und eine große, komplizierte
Energieausrüstung
notwendig ist, und (4), da die Elektrodenform durch den Verbrauch
der Elektrode verändert
wird, die Elektrode häufig
ersetzt werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die zuvor erwähnte verschiedenen
Probleme zu lösen.
Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung
und ein abtragendes Feinbearbeitungsverfahren unter Verwendung der
Vorrichtung zu schaffen, in der ein Versatz oder eine Abweichung
eines sehr feinen/dünnen
Schleifsteins entfernt werden kann, wobei ein Hoch-Präzisionsabrichten,
ohne den Schleifstein selbst zu deformieren, ausgeführt werden
kann, eine Energieausrüstung mit
kleiner Abmessung und Ausgangsleistung ausreichend ist, weder ein
komplizierter Steuerschaltkreis, noch Steuervorrichtung notwendig
ist und die Elektroden und andere Verbrauchsgegenstände leicht
hergestellt/wieder aufbereitet werden können.
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Die
Erfinder et al. der vorliegenden Erfindung haben bemerkt, dass wenn
eine scheibenförmige
Elektrode gedreht wird, um feinste Funken (eine Mikroentladung)
zwischen einer äußeren Umfangskante
der Elektrode und dem Schleifstein zu erzeugen, nicht nur eine berührungsfreies,
effizientes, hoch-präzises
Abrichten, sondern auch die Reduzierung der Energieausrüstung in
der Größe und der
Ausgangsleistung realisiert werden kann, und dass eine Formveränderung
durch den verbrauch der Elektrode bemerkenswert reduziert werden
kann. Mit anderen Worten, wenn eine elektrische Leitfähigkeit
eines Metallbindungs-Schleifsteins für den Gebrauch bei der ELID-Schleifbearbeitung
verwendet wird, wird durch ein Phänomen der Mikroentladung in einem
feinen Abstand zwischen dem Schleifstein und der Elektrode ein metallgebundener
Abschnitt ohne Kontakt damit und mit hoher Präzision geschmolzen/entfernt,
so dass eine Schleifsteinoberfläche
auf eine gewünschte
Form korrigiert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auf solch
einer erfinderischen Entdeckung begründet.
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Insbesondere
ist entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung nach
Anspruch 1 vorgesehen.
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Entsprechend
des zuvor erwähnten
Aufbaus der vorliegenden Erfindung wird durch eine stabile Erzeugung
der Funken (der Mikroentladung) durch die Spannungs-Anlageeinheit (20)
zwischen der äußeren Umfangskante
der rotierenden scheibenförmigen
Entladungselektrode (14) und der Bearbeitungsoberfläche (12a) des
elektrisch leitenden Schleifsteins (12), dessen Position
durch die Positionssteuereinrichtung (18) gesteuert wird,
der metallische, haftverbundene Abschnitt des elektrisch leitenden
Schleifsteins (12) ohne Kontakt damit und mit hoher Effektivität und Präzision geschmolzen/entfernt
und die Schleifsteinoberfläche
kann auf die gewünschte
Form korrigiert werden.
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Da überdies
die Entladungselektrode (14) rund um die axiale Mitte Z
durch die Elektrodendreheinheit (16) gedreht wird, kann
selbst dann, wenn die Elektrode durch die Mikroentladung verschlissen
wird, die Rundheit beibehalten werden und kann kontinuierlich für einen
langen Zeitraum verwendet werden.
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Da überdies
die alkalische Flüssigkeit
zwischen den Schleifstein und die Elektrode durch die Bearbeitungsflüssigkeit-Zuführungseinheit
(22) zugeführt
wird, kann, wenn mit einem trockenen Zustand oder einem Fall verglichen
wird, wo eine isolierende Flüs sigkeit
zugeführt
wird, eine niedrigere Spannung, ein höhere Strom-Mikroentladung stabil
erzeugt werden und die Energieausrüstung kann in der Abmessung
und in der Ausgangsleistung reduziert werden.
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Die
Spannungs-Anlageeinheit (20) weist eine Gleichstrom-Energiezuführung (24)
zum Erzeugen einer vorbestimmten Gleichstrom-Spannung auf; einen
Impuls-Entladungsschaltkreis (25) mit einem Kondensator C,
einem Widerstand R und einem Paar von Ausgangsanschlüssen, um
den Kondensator aufzuladen, wenn die Anschlüsse dazwischen offen sind und
um Elektrizität
von dem Kondensator abzugeben, wenn ein Widerstand zwischen den
Anschlüssen
reduziert ist; und eine Stromzuführungsleitung
(26), um die Plusseite des Ausgangsanschlusses mit dem
Schleifstein und einer Minusseite zu verbinden.
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In
dem Aufbau wird der Kondensator C über den Widerstand R mit einem
Gleichstrom aufgeladen und die Spannung wird auf eine konstante
Spannung zwischen den Kondensatorpolen (zwischen den Ausgangsanschlüssen) erhöht. Zusätzlich entsteht,
wenn die Elektrode und der Schleifstein nah zueinander kommen, um
den Widerstand dazwischen zu reduzieren, ein dielektrischer Durchschlag
des Mediums (der alkalischen Flüssigkeit)
zwischen der Elektrode und dem Schleifstein und ein Entladungszustand
wird hervorgebracht. Wenn die Entladung startet, wird Energie in
dem Kondensator entladen, die Isolierungseigenschaften des Mediums
werden wieder hergestellt und ein Aufladungszustand wird zurückgeführt. Wenn
die Frequenz von solch einem Takt erhöht wird, kann ein ausgezeichnetes
Mikroentladungs-Abrichten realisiert werden. Demzufolge kann durch
den Aufbau, wenn mit der herkömmlichen
Entladungsbearbeitung verglichen wird, die Energieausrüstung in
der Größe und in
der Ausgangsleistung beträchtlich
reduziert werden, wodurch die Notwendigkeit eines komplizierten
Steuerschaltkreises oder einer Steuervorrichtung erübrigt wird.
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Überdies
ist entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Feinbearbeitungsverfahren
unter Verwendung der Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung entsprechend
der Erfindung vorgesehen, wobei das Verfahren aufweist: (A) ein
Mikro-Entladungsabrichtvorrichtung, versehen mit einer scheibenförmigen Entladungselektrode
(14) mit einer äußeren Umfangskante
(14a), die in der Nähe
einer Bearbeitungsoberfläche
(12a) eines elektrisch leitenden Schleifsteins (12)
vorgesehen werden kann, und eine Elektrodendreheinheit (16)
zum Drehen der Entladungselektrode (14) rund um eine axiale
Mitte Z, eine Flüssigkeits-Zuführungseinheit
(22) für
die abtragende Bearbeitung zum Zuführen einer alkalischen Flüssigkeit
zwischen den Schleifstein und die Elektrode, und gleichzei tigem
Anlegen einer Gleichstrom-Spannung zwischen den elektrisch leitenden
Schleifstein (12) und die Entladungselektrode (14)
in einer pulsierenden weise, um die Bearbeitungsoberfläche durch
das Entladen abtragend zu bearbeiten; (B) ein elektrolytisches Nachbearbeitungsverfahren,
versehen mit einer Nachbearbeitungselektrode (28) mit gegenüberliegenden
Oberflächen
(28a), die von den Bearbeitungsoberflächen des elektrisch leitenden
Schleifsteins (12) entfernt sind, während die alkalische Flüssigkeit
zwischen den Schleifstein und der Nachbearbeitungselektrode zugeführt wird
und unter gleichzeitigem Anlegen der Gleichstrom-Spannung zwischen
dem elektrisch leitenden Schleifstein und der Nachbearbeitungselektrode, um
den elektrisch leitenden Schleifstein durch das Elektrolyt nachzubearbeiten;
und (C) ein Schleifverfahren des Bearbeitens eines Werkstückes mit
dem elektrisch leitenden Schleifstein.
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Entsprechend
des Verfahrens wird der sehr feine oder dünne elektrisch leitende Schleifstein,
von dem der Versatz oder die Abweichung entfernt wird, durch das
Mikroentladungs-Abrichtverfahren (A) verwendet und das elektrolytische
Nachbearbeitungsverfahren (B) und das Schleifverfahren (C) können gleichzeitig
oder wiederholt ausgeführt
werden. Durch Beseitigen einer nachteiligen Wirkung des Versatzes
oder der Abweichung kann eine Mikro-Maschine oder ein anderes feines
Bauteil mit hoher Präzision
effektiv abtragend bearbeitet werden.
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Weitere
Ziele und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Darstellung des Gesamtaufbaus einer Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Schaltkreisdiagramm der Impulsentladung von 1.
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3 stellt
ein Ausführungsbeispiel
dar, das die Spannungs- und die Strom-Veränderungen in dem Entladungsabrichten
zeigt.
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4 stellt
ein Ausführungsbeispiel
dar, das eine Beziehung einer Abrichtzeit und der Restablenkung zeigt.
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5 stellt
das Ausführungsbeispiel
dar, das eine Beziehung einer Eingangsspannung und einem maximalen
Abstand zeigt.
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Die 6A bis 6C sind
beispielhafte Verfahrensansichten, die ein abtragendes Feinbearbeitungsverfahren
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
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7 stellt
ein Ausführungsbeispiel
dar, das eine Veränderung
der Betriebsspannung in einer anfänglichen elektrolytischen Nachbearbeitung
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Zusätzlich
sind gemeinsame Abschnitte in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen
bezeichnet und eine redundante Beschreibung wird weggelassen,.
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1 ist
eine Darstellung des Gesamtaufbaus einer Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung gezeigt,
weist die Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung einen elektrisch leitenden
Schleifstein 12, eine Entladungselektrode 14,
eine Elektrodendreheinheit 16, eine Positionssteuerung 18,
eine Spannungs-Anlageeinheit 20 und eine Flüssigkeits-Zuführungseinheit 22 für das abtragende
Bearbeiten auf.
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In
dem Ausführungsbeispiel
ist der elektrisch leitende Schleifstein 12 ein sehr feiner
Metallverbundschleifstein, der feine Diamantkörner verwendet, und der vertikal
in der Zeichnung bewegt wird, um Bohrungen in einem Werkstück 1 zu
bearbeiten. Überdies
wird der elektrisch leitende Schleifstein 12 rund um seine
axiale Mitte gedreht/angetrieben und die Positionssteuerung 18 steuert
eine relative Position einer äußeren Umfangskante 14a der
Elektrode des Schleifsteins 12.
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Zusätzlich kann
ein Durchmesser des sehr feinen Metallverbundschleifsteins willkürlich gewählt werden
und kann z. B. 1 mm oder weniger sein. Überdies kann der elektrisch
leitende Schleifstein ein sehr dünner Metallverbundschleifstein 12' sein. In diesem
fall wird, wie durch die Doppelpunkt-Strich-Linie in der 1 gezeigt,
der Schleifstein rund um ein horizontales axiales Zentrum gedreht/angetrieben.
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Die
scheibenförmige
Entladungselektrode 14 hat die äußere Umfangskante 14a,
die nahe an die Bearbeitungsoberfläche 12a der elektrisch
leitenden Elektrode 12 kommen kann. Die äußere Umfangskante 14a der
Entladungselektrode 14 ist in einem vollständig Kreis
gebildet, der in seiner axialen Mitte Z zentriert ist. Eine Dicke
der Entladungselektrode 14 ist vorzugsweise so dünn wie möglich, um
eine stabile Mikro-Entladung zu erhalten, solange die Rundheit beibehalten
werden kann, und kann z. B. 2 mm oder weniger betragen.
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Die
Entladungselektrode 14 ist mit einer sich drehenden Welle
der Elektrodendreheinheit 16 verbunden (z. B. einem Elektromotor)
und kann rund um ihre axiale Mitte Z gedreht/angetrieben werden.
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Die
Spannungs-Anlageeinheit 20 weist eine Gleichstrom-Energiezuführung 24,
einen Impulsentladungsschaltkreis 25 und eine Stromzuführungsleitung 26 auf.
Die Gleichstrom-Energiezuführung 24 erzeugt eine
vorbestimmte Gleichstrom-Spannung (z. B. von DC 103V bis 110V) und
legt die Spannung an einen Eingangsanschluss des Impulsentladungsschaltkreises 25. Überdies
weist die Stromzuführungsleitung 26 eine Bürste 26a (einen
Stromzuführer)
auf, die darauf gleitet und gleichzeitig die sich drehende Welle
des elektrisch leitenden Schleifsteins 12 und eine Oberfläche der
Entladungselektrode 14 berührt, und eine Verbindungsleitung 26b für das elektrische
Verbinden der Bürste 26a und
eines Ausgangsanschlusses des Impulsentladungsschaltkreises 25,
so dass die Plusseite des Ausgangsanschlusses mit dem Schleifstein
verbunden ist und eine Minusseite mit der Elektrode verbunden ist.
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Die
Bearbeitungsflüssigkeit-Zuführungseinheit 22 führt eine
alkalische Flüssigkeit
zwischen dem Schleifstein 12 und der Entladungselektrode 14 zu.
Die alkalische Flüssigkeit,
z. B. eine wasserlösliche
Schleifflüssigkeit
für den
Gebrauch beim ELID-Schleifen, ist keine vollständig isolierende Flüssigkeit
und hat einen bestimmten Grad von elektrischer Leitfähigkeit
(z. B. 1300 bis 1800 μS/cm).
Zusätzlich
kann die Flüssigkeit eine
Funktion zum Reduzieren eines elektrischen Widerstandes zwischen
dem Schleifstein 12 und der Elektrode 14 haben.
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Die 2 ist
eine Schaltkreisdarstellung der Impulsabgabe der 1.
Wie in der Zeichnung gezeigt, hat der Impulsentladungsschaltkreis 25 einen
veränderbaren
Widerstand R, der zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 25a, 25b auf
der Seite von Plus positioniert ist, und einen veränderbaren
Widerstand C, der zwischen Plus und minus des Ausgangsanschlusses 25b positioniert
ist. Entsprechend dieses Aufbaus wird, wenn die Anschlüsse des
Ausgangsanschlusses 25b dazwischen in einem einfachen Schaltkreis
offen sind, der Kondensator C aufgeladen. Wenn ein Widerstand zwischen
den Anschlüssen
des Ausgangsanschlusses 25b reduziert wird, wird die Elektrizität von dem
Kondensator C entladen. Dadurch kann die vorbestimmte Spannung zwischen
den Schleifstein 12 und die Elektrode 14 in einer
pulsierenden Weise angelegt werden.
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Entsprechend
des Aufbaus der in der 1 gezeigten Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung 10 wird
die Entladungselektrode 14 mit einer konstanten Umfangsgeschwindigkeit
gedreht und der Schleifstein 12 wird auch mit einer konstanten
Umfangsgeschwindigkeit gedreht. Zusätzlich wird der Schleifstein 12 in
einer axialen Richtung durch die Positionssteuerung 18 hin-
und her- bewegt und wird gleichzeitig in einer diametralen Richtung
mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt. Überdies wird ein konstanter
Abstand zwischen dem Schleifstein 12 und der Elektrode 14 beibehalten
und eine kleine Menge der Schleifflüssigkeit (eine alkalische Flüssigkeit)
wird zugeführt,
so dass stabile Entladungsfunken erzeugt werden, um ein Mikroentladungs-Abrichten
auszuführen.
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Entsprechend
des zuvor erwähnten
Aufbaus der vorliegenden Erfindung wird, da die Funken (die Mikroentladung)
durch die Spannungs-Anlageeinheit 20 zwischen der äußeren Umfangskante 14a der
sich drehenden Entladungselektrode 14 und der Bearbeitungsoberfläche 12a des
elektrisch leitenden Schleifsteins 12 mit seiner Position,
die durch den Positionssteuerer 18 gesteuert wird, stabil
erzeugt werden, ein Metall-haftverbundener Abschnitt des elektrisch
leitenden Schleifsteins 12 ohne Kontakt dazwischen und
mit hoher Effektivität
und Präzision
geschmolzen/entfernt und die Oberfläche des Schleifsteins kann
auf die gewünschte Form
korrigiert werden.
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Da überdies
die Entladungselektrode 14 rund um die axiale Mitte Z durch
die Elektrodendreheinheit 16 gedreht wird, kann selbst
dann, wenn die Elektrode durch Mikroentladung verschlissen ist,
die Rundheit beibehalten werden und kann für eine lange Zeit kontinuierlich
verwendet werden.
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Da überdies
die alkalische Flüssigkeit
zwischen den Schleifstein und die Elektrode durch die Bearbeitungsflüssigkeit-Zuführungseinheit 22 zugeführt wird,
wenn mit einem trockenen Zustand oder mit einem Zustand, wo eine
isolierende Flüssigkeit
zugeführt
wird, verglichen wird, kann eine niedrige Spannung-, eine höhere Strom-Mikroentladung
stabil erzeugt werden und die Energieausrüstung kann in der Abmessung
und der Ausgangsleistung reduziert werden.
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[Ausführungsbeispiel
1]
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Die 3 bis 5 zeigen
ein Ausführungsbeispiel,
in dem die zuvor erwähnte
Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung 10 verwendet wird, und
die 3 zeigt Spannungs- und Stromveränderungen beim Entladungsabrichten.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt, ist der Impulsentladungsschaltkreis 25 ein
einfacher Schaltkreis, der einen einzelnen Kondensator C und einen
Widerstand R aufweist, wobei aber der Kondensator C über den
Widerstand R mit einer Gleichstromenergie aufgeladen wird, und die
Spannung auf eine konstante Spannung zwischen den Kondensatorpolen
(zwischen den Ausgangsanschlüssen)
angehoben wird. Wenn zusätzlich
die Elektrode und der Schleifstein zueinander nahe kommen, um den
Widerstand dazwischen zu reduzieren, entsteht ein dielektrischer
Durchschlag des Mediums (der alkali schen Flüssigkeit) zwischen der Elektrode
und dem Schleifstein und der Entladungszustand wird hervorgebracht.
Wenn die Entladung startet, wird die Energie in dem Kondensator
entladen, die Isolierungseigenschaften des Mediums werden wieder
hergestellt und ein Aufladungszustand wird wieder hergestellt. Wenn
die Frequenz von solch einem Takt erhöht wird, kann ein ausgezeichnetes
Mikroentladungs-Abrichten realisiert werden. Demzufolge kann durch
den Aufbau, wenn mit der herkömmlichen
Entladungsbearbeitung verglichen wird, die Energieausrüstung in
der Abmessung und der Ausgangsleistung beträchtlich reduziert werden, wodurch
die Notwendigkeit eines komplizierten Steuerschaltkreises oder Steuervorrichtung
erübrigt
wird.
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(Versuchsvorrichtung und Versuchsbedingungen)
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In
der zuvor erwähnten
Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung 10 wurde ein Metallverbundschleifstein mit
kleinem Durchmesser von 0 0,6 mm für das Mikroschleifen in dem
Schleifstein 12 verwendet und mit einem Bearbeitungszentrum
verbunden, um mit einer konstanten Geschwindigkeit automatisch zugeführt zu werden. Überdies
wurde für
eine präzise
Mikroentladung eine kreisförmige
Platte von ∅ 100 mm × 2
mm dünnes
Kupfer als die Entladungselektrode 14 verwendet. Individuelle
wurde für
die Spannungs-Anlageeinheit 20 der
zuvor erwähnte
Entladungsschaltkreis auf dem Wege des Versuchs hergestellt. Für eine stabile
Mikroentladung wurde die Spannung in dem Bereich von 0 bis 110 V
festgelegt, wurde der Widerstand R auf 2000 Ω festgelegt und wurde der Kondensator
C auf 1 μF
festgelegt. Ein Entladungsmedium, eine kleine Menge von wasserlöslicher
Schleifflüssigkeit
für das
elektrolytische Nachbearbeiten wurde zwischen die Elektrode und
den Schleifstein zugeführt.
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(Versuchsergebnisse)
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4 zeigt
eine Veränderung
der Rundheit des Schleifsteins durch eine Entladungsabrichtzeit.
Die Rundheit eines neuen Schleifsteines 12 beträgt ungefähr 110 μm/∅ 6
mm und eine Korrektureffektivität
wird in 50 min höher.
Nach dem Verlauf von 50 min wird die Veränderung der Rundheit des Schleifsteines
moderat. Bei der Abrichtzeit von 55 min. wurde eine ausgezeichnete
Schleifsteinoberfläche
mit einer Rundheit von 2 μm/∅ 6
mm erhalten. Dieser Zustand wird als Fertigstellung des Entladungsabrichtens
bezeichnet.
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(Veränderung
des Entladungsabrichtzustandes durch das Medium)
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In
dem zuvor erwähnten
Entladungsabrichten ist es gefunden worden, dass wenn die Schleifflüssigkeit zwischen
die Elektrode und den Schleifstein zugeführt wird, die Eigenschaft des
Mediums dazwischen verändert
wird, wodurch sich demzufolge ein Entladungsabrichtzustand auch
verändert.
Insbesondere wenn die Schleifflüssigkeit
zugeführt wird,
werden auch die Entladungsfunken unterdrückt. Da die Entladungsenergie
in einer kleinen Fläche
konzentriert werden kann, kann eine Präzision des Abrichtens des Schleifsteines
verstärkt werden.
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Die
Tabelle 1 zeigt Bereiche der Strom- und der Spannungsveränderungen
in dem Entladungsabrichten. Wie in der Tabelle gezeigt sind, wenn
die Schleifflüssigkeit
zugeführt
wird, die Isolierungseigenschaften des Mediums zwischen der Elektrode
und dem Schleifstein niedrig, so dass die Spannung niedriger wird
und der Strom höher
wird. Da jedoch die Spannungs- und die Stromveränderungen klein und die Entladungsfunken stabilisiert
sind, wird es gefunden, dass ein präzises Mikroabrichten ausgeführt werden
kann. [Tabelle 1]
| | mit
Schleifflüssigkeit | ohne
Schleifflüssigkeit |
| Betriebsstrom
(A) | 0,4
bis 0,5 | 0,1
bis 0,3 |
| Betriebsspannung
(V) | 30
bis 35 | 50
bis 70 |
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(Beziehung der Entladungsbedingung und
dem maximalen Entladungsabstand)
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5 zeigt
eine Beziehung einer Spannung beim Entladungsabrichten und einem
maximalen Abstand. Wenn keine Schleifflüssigkeit zugeführt wird,
wird die Entladung leichter veranlasst. Demzufolge ist es gefunden
worden, dass der maximale Entladungsabstand größer ist, wenn keine Schleifflüssigkeit
zugeführt wird
und der maximale Entladungsabstand ungefähr 86 μm beträgt, oder wenn die Schleifflüssigkeit
zugeführt wird
der maximale Entladungsabstand ungefähr 68 mm beträgt, der
maximale Entladungsabstand durch die Spannung nicht zu sehr verändert wird.
Dies wird als der maximale Abstand, bei dem die Entladung in dem Entladungsbedingung
leicht auftritt, berücksichtigt.
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Die
folgenden Beziehungen sind aus dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel bestätigt worden:
- 1. Der Impuls-Entladungsschaltkreis 25,
der den einzelnen Kondensator C und den Widerstand R aufweist, ist
ein einfacher Schaltkreis, aber durch das Optimieren eines Widerstandswertes
und der Kondensatorkapazität
kann das Mikroentladungs-Abrichten realisiert werden.
- 2. Wenn eine kleine Menge von Schleifflüssigkeit zwischen den Schleifstein
und die Elektrode zugeführt wird,
kann ein stabiles Mikroentladungs-Abrichten realisiert werden und
die Präzision
des Schleifsteines kann verbessert werden.
- 3. Der maximale Abstand ist in Abhängigkeit von dem Ladezustand,
bei dem die Entladung leicht auftritt, vorhanden.
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6 ist eine beispielhafte Vorgangsdarstellung,
die ein feines abtragendes Verarbeitungsverfahren entsprechend der
vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, weist
das feines abtragende Verarbeitungsverfahren ein Mikroentladungs-Abrichtverfahren
(A), einen elektrolytisches Nachbearbeitungsverfahren (B) und ein
Schleifverfahren (C) auf.
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In
dem Mikroentladungs-Abrichtverfahren (A) ist eine scheibenförmige Entladungselektrode 14 mit
einer äußeren Umfangskante 14a vorgesehen,
die nahe an die Bearbeitungsoberfläche 12a eines elektrisch
leitenden Schleifsteins 12 kommen kann, und eine Elektrodendreheinheit 16,
um die Entladungselektrode 14 rund um eine axiale Mitte
Z zu drehen. Während
eine alkalische Flüssigkeit
zwischen den Schleifstein 12 und die Entladungselektrode 14 zugeführt wird
und eine Gleichstrom-Spannung zwischen den elektrisch leitenden Schleifstein 12 und
die Entladungselektrode 14 in einer pulsierenden Weise
angelegt wird, wird die Bearbeitungsoberfläche durch die Entladung geformt.
Insbesondere kann das Verfahren unter Verwendung der zuvor erwähnten Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung 10 ausgeführt werden.
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In
dem elektrolytischen Nachbearbeitungsverfahren (B) ist eine Nachbearbeitungselektrode 28 mit
gegenüberliegenden
Oberflächen 28a,
die von den Bearbeitungsoberflächen 12a des
elektrisch leitenden Schleifsteins 12 entfernt sind, vorgesehen.
Während
die alkalische Flüssigkeit
zwischen den elektrisch leitenden Schleifstein 12 und die
Nachbearbeitungselektrode 28 zugeführt wird und die Gleichstrom-Spannung
zwischen den elektrisch leitenden Schleifstein 12 und die
Nachbearbeitungselektrode 28 angelegt wird, wird der elektrisch
leitende Schleifstein 12 durch das Elektrolyte nachbearbeitet.
In dem Verfahren können
die Spannungs-Anlageeinheit 20 und die Flüssigkeits-Zuführungseinheit 22 der
zuvor erwähnten
Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung 10 verwendet werden.
In diesem Fall ist jedoch der Impulsentladungsschaltkreis 25 nicht
notwendig und eine konstante Spannung wird angelegt.
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In
dem Schleifverfahren (C) wird ein Werkstück 1 mit dem elektrisch
leitenden Schleifstein 12 abtragend bearbeitet. Für die abtragende
Bearbeitung, die Bohrungen oder Kanäle in ein kleines Bauteil macht,
wird es bevorzugt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf
begrenzt und kann in weiteren abtragenden Feinbearbeitungen angewandt
werden.
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Entsprechend
des Verfahrens wird der sehr feine oder dünne elektrisch leitende Schleifstein 12,
von dem der Versatz oder die Abweichung durch das Mikroentladungs-Abrichtverfahren
(A) entfernt wird, verwendet und das elektrolytisches Nachbearbeitungsverfahren
(B) und das Schleifverfahren (C) können gleichzeitig oder wiederholt ausgeführt werden.
Durch Eliminierung einer nachteiligen Wirkung von dem Versatz oder
von der Abweichung kann eine Mikro-Maschine oder ein anderes feines
Bauteil mit hoher Präzision
effektiv abtragend bearbeitet werden.
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7 stellt
ein Ausführungsbeispiel
dar, das eine Veränderung
der Betriebsspannung in einer anfänglichen elektrolytischen Nachbehandlung
zeigt. In der Zeichnung zeigen drei Linien Fälle, wo jeweils die Spitzenströme 1A, 2A, 3A sind.
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Aus
der Zeichnung kann es gesehen werden, dass sich die Veränderungskurven
der Betriebsspannung leicht von einer weiteren infolge der Unterschiede
des Spitzenstromes unterscheiden, aber in einigen von den Fallen
ist die maximale Betriebsspannung im wesentlichen dieselbe und hat
eine nicht-lineare Form.
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In
der vorliegenden Erfindung ist es bestätigt worden, dass das Mikroentladungs-Abrichten wie eine elektrische
Abrichteinrichtung angewandt wird, wobei das feine abrichten des
Metallverbundschleifsteines für den
Gebrauch in der abtragenden Mikro-Schleifbearbeitung präzis ausgeführt wird
und die abtragende Bearbeitung, die für das ELID-Schleifen notwendig
ist, sicher gestellt werden kann.
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Überdies
ist es gefunden worden, dass durch Anwenden des zuvor erwähnten Mikroentladungs-Abrichtens
die folgenden Vorteile erhalten werden können.
- 1.
Die vorliegende Erfindung kann auf das Abrichten eines Metallverbund-,
Kunststoff-Metall-Verbundhaftungs- oder einen weiteren elektrisch
leitenden Schleifstein 12 angewandt werden.
- 2. Da das Mikroentladungs-Abrichtverfahren ein abtragendes,
berührungsfreies
Bearbeitungsverfahren ist, kann das präzise Abrichten eines Schleifsteines
mit kleinem Durchmesser und eines Schleifsteines mit dünnem Blatt
ausgeführt
werden.
- 3. Eine NC-Maschine macht das Mikroabrichten eines Schleifsteines
mit einer komplizierten Oberflächenform
möglich.
- 4. Durch das Entladungsabrichten kann die Abweichung des Schleifsteines
entfernt werden und zusätzlich können ultra-abschleifende
Körner
auch von dem haftver
- bundenen Abschnitt vorspringen. Während die Schleifsteinform
beibehalten wird, kann die komplizierte Schleifbearbeitung einer
komplizierten Oberflächenform
realisiert werden.
-
Demzufolge
können
entsprechend der vorliegenden Erfindung in der Mikroentladungs-Abrichtvorrichtung
und in dem feinen abtragenden Bearbeitungsverfahren, das die Vorrichtung
verwendet, der Versatz und die Abweichung des sehr feinen/dünnen Schleifsteines
effektiv entfernt werden, kann ein Abrichten mit hoher Präzision ausgeführt werden,
ohne den Schleifstein selbst zu verformen, ist eine Energieausrüstung mit kleiner Abmessung
und Ausgangsleistung ausreichend, sind weder ein komplizierter Steuerschaltkreis
noch eine Steuervorrichtung notwendig und können Elektroden und andere
Verbrauchsgüter
leicht hergestellt/wieder aufbereitet werden. Diese und andere Wirkungen
werden geschaffen.
-
Zusätzlich wird
es, obwohl die vorliegende Erfindung durch einige bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben
worden ist, verstanden, dass der Umfang des in der Erfindung enthaltenen
Rechts nicht durch die Ausführungsbeispiele
begrenzt wird. Im Gegenteil, der Umfang des Rechts der vorliegenden
Erfindung enthält alle
Verbesserungen, Modifikationen und Äquivalente, die im Umfang der
beigefügten
Ansprüche
enthalten sind.