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1、精密和超精密磨削機理摘要闡述了精密磨削與超精密磨削的機制，介紹了近年來精密與精密磨床的發(fā)展概況以及精密與超精密磨削技術的研究現狀。在分析了精密磨削與超精密磨削的發(fā)展趨勢基礎上提出了研究應關注的幾個熱點問題，如超精密磨削的基本理論和工藝研究、研制高精度的驅動導向機構、ELID鏡面磨削技術的攻關以及適用于超精密加工的新型材料。關鍵詞超精密磨削原理發(fā)展精密加工是指在一定發(fā)展時期中，加工精度和表面質量相對于一般加工能夠達到較高程度的加工工藝，當前是指被加工零件的加工尺寸精度為1~0.1μm、Ra為0.2~0.01μ
2、m的加工技術；超精密加工是指加工精度和表面質量達到最高程度的精密加工工藝，當前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、Ra≤0.025μm的加工技術。因此，一般加工、精密加工和超精密加工會隨著科技的不斷發(fā)展像更精密的方向發(fā)展。隨著電子技術、計算機技術以及航天技術的飛速發(fā)展，對加工質量的要求越來越高，故而使精密和超精密加工占有十分重要的地位。一超精密磨削技術的內涵精密磨削主要靠對砂輪的精細修整，使用金剛石修整工具以極小而又均勻的微進給(10~15μm/min）獲得眾多的等高微刃，加工表面磨削痕跡微細，最后采用
3、無火花光磨。由于微切削、滑移和摩擦等綜合作用，達到低表面粗糙度值和高精度要求。高精密磨削的切屑很薄，砂輪磨粒承受很高的應力，磨粒表面受高溫、高壓作用，一般使用金剛石和立方氮化硼等高硬度磨料砂輪磨削。高精密磨削除有微切削作用外，還可能有塑性流動和彈性破壞等作用。光磨時的微切削、滑移和摩擦等綜合作用更強。超精密磨削是當代能達到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法。超精密磨削去除量最薄，采用較小修整導程和吃刀量來修整砂輪，是靠超微細磨粒等高微刃磨削作用，并采用較小的磨削用量磨削。超精密磨削要求嚴格消除振動
4、，并保證恒溫及超凈的工作環(huán)境。超精密磨削的光磨微細摩擦作用帶有一定的研拋作用性質。二超精密磨削的特點精密和超精密磨床是超精密磨削的關鍵精密和超精密磨削是在精密和超精密磨床上進行，其加工精度主要決定于機床。由于超精密磨削的精度要求越來越高，已經進入0.01μm，甚至納米級。精密和超精密磨削是微量、超微量切除加工精密和超精密磨削是一種極薄切削，其去除的余量可能與工件所要求的精度數量級相當，甚至于小于公差要求，因此在加工機理上與一般磨削加工是不同的。精密和超精密磨削是一個系統(tǒng)工程影響精密和超精密磨削的因素很多，各
5、因素之間相互關聯，所以超精密磨削是一個系統(tǒng)工程。超精密磨削需要一個穩(wěn)定的工藝系統(tǒng)，對力、熱、振動、材料組織、工作環(huán)境的溫度和凈化等都有穩(wěn)定性要求，并有較強的抗擊來自系統(tǒng)內外的各種干擾能力，有了高穩(wěn)定性，才能保證加工質量的要求。三超精密磨機的原理（1）超微量切除精密和超精密磨削是一種極薄切削，切屑厚度極小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒內進行，因此磨削力一定要超過晶體內部非常大的原子、分子結合力，從而磨粒上所承受的切應力就急速地增加并變得非常大，可能接近被磨削材料的剪切強度的極限。同時，磨粒切削刃處
6、受到高溫和高壓作用，要求磨粒材料有很高的高溫強度和高溫硬度。對于普通磨料，在這種高溫、高壓和高剪切力的作用下，磨粒將會很快磨損或崩裂，以隨機方式不斷形成新切削刃，雖然使連續(xù)磨損成為可能，但得不到高精度、低表面粗糙度值的磨削質量因此，在超精密磨削時一般多采用人造金剛石、立方氮化硼等超硬磨料砂輪。（2）單顆粒磨削加工過程砂輪上的磨削顆粒是隨機分布的，對于不同的磨削顆粒有不同的受力情況。磨粒是一顆具有彈性支承的和大負前角切削刃的彈性體。單顆磨粒磨削時在與工件接觸過程中，開始是彈性區(qū)，繼而是塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)，
7、最后是彈性區(qū)，這與切屑形成形狀相符合對于那些高度明顯高于其他顆粒的磨削顆粒，其受到工件給予的磨削力也要大于其他的顆粒。在一段時間的磨削加工后，這些突出的顆粒最先脫落。裸露出新的顆粒，繼續(xù)進行加工。（3）連續(xù)磨削加工過程工件連續(xù)轉動，砂輪持續(xù)切入，開始磨削系統(tǒng)整個部分都產生彈性變形，磨削切入量（磨削深度）和實際工件尺寸的減少量之間產生差值即彈性讓刀量。此后，磨削切入量逐漸變得與實際工件尺寸減少量相等，磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。最后，磨削切入量到達給定值，但磨削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復，為無切深磨削狀態(tài)。在超精密磨削中
8、，掌握彈性讓刀量十分重要，應盡量減小彈性讓刀量，即磨削系統(tǒng)要求高剛度，砂輪修銳質量好，形成切屑的磨削深度小。四磨料、磨具及磨床的選擇（1）磨料的選擇由于不同的磨料與不同工件材料對表面粗糙度的影響是不同的，在選擇磨料時應保證形成好的微刃，而在磨削時不希望砂輪有自勵現象。加工鋼材或鑄件時宜選剛玉磨料。超精密磨削為獲得更低的工件表面粗糙度值，一般采用人造金剛石、立方氮化硼等高硬度磨料（2）硬度選擇精密和超精密磨削的工件
