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精密与超精密磨削技术国内外都采用超精密磨削、精密修整、微细磨料磨具进行亚微米级以下切深磨削的研究以精密与超精密磨削技术国内外都采用超精密磨削、精密修整、微细磨料磨具进行亚微米级以下切深磨削的研究以获得亚微米级的尺寸精度。
微细磨料磨削用于超精密镜面磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均直径可小至4 μm。
日本用激光在研磨过的人造单晶金刚石上切出大量等高性一致的微小切刃对硬脆材料进行精密磨削加工效果很好。
超硬材料微粉砂轮超精密磨削主要用于磨削难加工材料精度可达0.025 μm。
日本开发了电解在线修整ELID超精密镜面磨削技术使得用超细微或超微粉超硬磨料制造砂轮成为可能可实现硬脆材料的高精度、高效率的超精密磨削。
作平面研磨运动的双端面精密磨削技术其加工精度、切除率都比研磨高得多且可获得很高的平面度在工具和模具制造中磨削是保证产品的精度和质量的最后一道工序。
技术关键除磨床本身外、磨削工艺也起决定性的作用。
在磨削脆性材料时由于材料本身的物理特性切屑形成多为脆性断裂磨剂后的表面比较粗糙。
在某些应用场合如光学元件这样的粗糙表面必须进行抛光它虽能改善工件的表面粗糙度但由于很难控制形状精度抛光后经常会降低。
为了解决这一矛盾在80年代末日本和欧美的众多公司和研究机构相继推回了两种新的磨削工艺塑性磨削Ductile Grinding和镜面磨削Mirror Grinding。
1塑性磨削它主要是针对脆性材料而言其命名来源出自该种工艺的切屑形成机理即磨削脆性材料时切屑形成与塑性材料相似切屑通过剪切的形式被磨粒从基体上切除下来。
所以这种磨削方式有时也被称为剪切磨削Shere Mode Grindins。
由此磨削后的表面没有微裂级形成也没有脆必剥落时的元规则的凹凸不平表面呈有规则的纹理。
塑性磨削的机理至今不十分清楚在切屑形成由脆断向逆性剪切转变为塑断这一切削深度被称为临界切削深度它与工件材料特性和磨粒的几何形状有关。
一般来说临界切削深度在100μm以下因而这种磨削方法也被称为纳米磨削Nanogrinding。
精密及超精密磨削加工项宇1094020126 摘要：本文阐述了精密磨削与超精密磨削的机制，介绍了近年来精密与精密磨床的发展概况以及精密与超精密磨削技术的研究现状。
并分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势．关键词：精密和超精密磨削精密磨削机理精密磨削发展的现状精密磨削发展的未来精密及超精密磨削加工的概述磨削加工是主要的精密加工和超精密加工方法，一般分为普通磨削、精密磨削、超精密磨削加工。
在生产发展的不同时期有不同的精度范围。
目前，普通磨削一般是指加工表面粗糙度为Ra0.4～1.25μm，加工精度大于1 μm的磨削方法；精密磨削当前可以达到的表面粗糙度一般为Ra0.1～0.01 μm，加工精度为0.1～1.0μm。
超精密磨削是当代能达到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法，表面粗糙度可达到≤Ra0.01μm，精度≤0.01μm甚至进入纳米级。
并称为纳米加工及相应的纳米技术.影响精密加工和超精密加工的因素精密加工和超精密加工的发展已形成制造系统工程, 简称精密工程, 它涉及超微量去除和堆积技术、高稳定性和高净化的加工环境、计量和检测技术、工况监控及质量控制等。
由此可归纳出影响精密加工和超精密加工的因素有: 加工机理、被加工材料、加工工具、加工设备及其基础元部件、工件的定位与夹紧、检测与误差补偿、工作环境和人的技艺等。
精密加工和超精密加工是先进制造技术的基础和关键现代机械制造中, 提高产品的性能、质量、稳定性、可靠性、生产率、效率、自动化程度等均有赖于精密工程, 因此, 它是先进制造技术的基础和关键。
美国汽车制造业的“两毫米工程”使汽车质量赶上欧、日水平。
陀螺仪经超精密加工提高一个数量级后, 在MX战略导弹上使用, 使命中精度圆概率误差由500m 降低到50～150m。
英国将其飞机发动机转子叶片的加工精度由60μm提高到12μm、表面粗糙度由Ra0.5μm 降低至Ra0.12μm , 则发动机的压缩效率有了“戏剧性改善”。
精密磨削和超精密磨削概述精密磨削和超精密磨削是现代机械加工中的高级技术，主要用于高精度、高效率的零件加工。
以下是关于这两种磨削技术的概述：1. 精密磨削：精密磨削是一种采用高精度磨具和磨削液，在精确控制磨削条件下进行的磨削工艺。
其目的是在保持高效率的同时，实现高精度、低表面粗糙度的磨削效果。
精密磨削的主要特点包括：* 高精度：磨削后的零件尺寸精度和表面粗糙度要求较高，通常达到微米甚至纳米级别。
* 高效率：精密磨削可实现高速磨削和高进给速度，提高生产效率，降低加工成本。
* 低损伤：磨具材质和磨削工艺能够减小对工件表面的损伤，延长零件使用寿命。
* 环保：精密磨削通常采用干式磨削和绿色制造技术，减少加工过程中的环境污染。
精密磨削广泛应用于航空航天、汽车、电子、光学等领域，特别适用于难加工材料和高精度零件的加工。
2. 超精密磨削：超精密磨削是一种在极高的工艺精度和极低的表面粗糙度下进行的磨削工艺。
它通过采用先进的磨具制造技术、高精度磨床和环境控制技术，实现微米甚至亚微米级别的加工精度和纳米级别的表面粗糙度。
超精密磨削的主要特点包括：* 高精度：超精密磨削的加工精度可达到微米甚至亚微米级别，满足高精度零件的加工要求。
* 超低表面粗糙度：超精密磨削能够实现纳米级别的表面粗糙度，提高零件的表面完整性，延长零件使用寿命。
* 高材料去除率：超精密磨削可实现高速磨削和高进给速度，提高材料去除率，缩短加工时间。
* 高度集成：超精密磨削技术通常与其他先进制造技术相结合，实现零件的高效制造和整体集成。
超精密磨削技术在航空航天、汽车制造、微电子、光学等领域具有广泛应用前景。
它特别适用于高效制造高精度零件，如精密轴承、齿轮、高速电机等。
总之，精密磨削和超精密磨削是现代机械加工中的重要技术，能够实现高精度、高效率、低损伤的零件制造。
随着制造业的不断发展，这些技术将在未来发挥更加重要的作用，为先进制造和高精度零件的生产提供有力支持。
微磨削加工技术微磨削加工技术主要分为精密和超精密磨削技术。
1 精密与超精密磨削的机理精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给(1O一15 mm／min)，获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨，由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。
超精密磨削采用较小修整导程和吃刀量修整砂轮，靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削u J。
精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处。
1)超微量切除。
应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。
一颗磨粒变成多颗磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。
2)微刃的等高切削作用。
微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多，等高性好，从而加工表面的残留高度极小。
3)单颗粒磨削加工过程。
磨粒是一颗具有弹性支承和大负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合。
超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。
当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切人工件，则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。
4)连续磨削加工过程。
工件连续转动，砂轮持续切人，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切人量(磨削深度)和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量。
此后，磨削切人量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态。
最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态引。
2 精密与超精密磨床的发展精密磨床是精密磨削加工的基础。
当今精密磨床技术的发展方向是高精度化、集成化、自动化。
英国Cranfield大学精密工程公司(CUPE)是较早从事超精研制成功的OAGM2500大型超精密磨床是迄今为止最大的超精密磨削加工设备，主要用于光学玻璃等硬脆材料的超精密磨削加工 J。
精密和超精密磨削机理
摘要阐述了精密磨削与超精密磨削的机制，介绍了近年来精密与精密磨床的发展概况以及精密与超精密磨削技术的研究现状。
在分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势基础上提出了研究应关注的几个热点问题，如超精密磨削的基本理论和工艺研究、研制高精度的驱动导向机构、ELID 镜面磨削技术的攻关以及适用于超精密加工的新型材料。
关键词超精密磨削原理发展
精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量相对于一般加工能够达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工尺寸精度为1~0.1μm、Ra为0.2~0.01μm的加工技术；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺，当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、Ra≤0.025μm的加工技术。
因此，一般加工、精密加工和超精密加工会随着科技的不断发展像更精密的方向发展。
随着电子技术、计算机技术以及航天技术的飞速发展，对加工质量的要求越来越高，故而使精密和超精密加工占有十分重要的地位。
一超精密磨削技术的内涵
精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整工具以极小而又均匀的微进给
(10~15μm/ min）获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨。
由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。
高精密磨削的切屑很薄，砂轮磨粒承受很高的应力，磨粒表面受高温、高压作用，一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮磨削。
高精密磨削除有微切削作用外，还可能有塑性流动和弹性破坏等作用。
光磨时的微切削、滑移和摩擦等综合作用更强。
超精密磨削是当代能达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，采用较小修整导程和吃刀量来修整砂轮，是靠超微细磨粒等高微刃磨削作用，并采用较小的磨削用量磨削。
超精密磨削要求严格消除振动，并保证恒温及超净的工作环境。
超精密磨削的光磨微细摩擦作用带有一定的研抛作用性质。
二超精密磨削的特点
精密和超精密磨床是超精密磨削的关键精密和超精密磨削是在精密和超精密磨床上进行，其加工精度主要决定于机床。
由于超精密磨削的精度要求越来越高，已经进入0.01μm，甚至纳米级。
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种极薄切削，其去除的余量可能与工件所要求的精度数量级相当，甚至于小于公差要求，因此在加
工机理上与一般磨削加工是不同的。
精密和超精密磨削是一个系统工程影响精密和超精密磨削的因素很多，各因素之间相互关联，所以超精密磨削是一个系统工程。
超精密磨削需要一个稳定的工艺系统，对力、热、振动、材料组织、工作环境的温度和净化等都有稳定性要求，并有较强的抗击来自系统内外的各种干扰能力，有了高稳定性，才能保证加工质量的要求。
三超精密磨机的原理
（1）超微量切除精密和超精密磨削是一种极薄切削，切屑厚度极小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的切应力就急速地增加并变得非常大，可能接近被磨削材料的剪切强度的极限。
同时，磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。
对于普通磨料，在这种高温、高压和高剪切力的作用下，磨粒将会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形成新切削刃，虽然使连续磨损成为可能，但得不到高精度、低表面粗糙度值的磨削质量因此，在超精密磨削时一般多采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。
（2）单颗粒磨削加工过程砂轮上的磨削颗粒是随机分布的，对于不同的磨削颗粒有不同的受力情况。
磨粒是一颗具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体。
单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合对于那些高度明显高于其他颗粒的磨削颗粒，其受到工件给予的磨削力也要大于其他的颗粒。
在一段时间的磨削加工后，这些突出的颗粒最先脱落。
裸露出新的颗粒，继续进行加工。
（3）连续磨削加工过程工件连续转动，砂轮持续切入，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切入量（磨削深度）和实际工件尺寸的减少量之间产生差
值即弹性让刀量。
此后，磨削切入量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态。
最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复，为无切深磨削状态。
在超精密磨削中，掌握弹性让刀量十分重要，应尽量减小弹性让刀量，即磨削系统要求高刚度，砂轮修锐质量好，形成切屑的磨削深度小。
四磨料、磨具及磨床的选择
（1）磨料的选择由于不同的磨料与不同工件材料对表面粗糙度的影响是不同的，在选择
磨料时应保证形成好的微刃，而在磨削时不希望砂轮有自励现象。
加工钢材或铸件时宜选刚玉磨料。
超精密磨削为获得更低的工件表面粗糙度值，一般采用人造金刚石、立方氮化硼等高硬度磨料
（2）硬度选择精密和超精密磨削的工件表面粗糙度在一定程度上随着砂轮硬度提高而变好，但当硬度过高，会由于砂轮弹性差而引起工件烧伤。
由于砂轮制造时允许有1小级偏差。
因此选用时以中软为好
（3）磨床的选择精密和超精密磨削机床应具有很高的几何精度，如砂轮工件主轴回转精度应小于1μm。
导轨直线度误差不超过1000000:1（即在长度内的直线度误差小于1μm），以保证工件的几何形状精度；应具有高精度的横进机构，以保证砂轮修整时的微刃性和微刃等高性以及工件的尺寸精度；还应具有低速稳定性好的工作台移动机构，工作台低速稳定性达到6㎜/min，不能产生爬行和振动，以保证砂轮修整质量和加工质量；同时必须有经良好过滤的磨削液，以防止工件表面划伤。
除对机床设计制造采取措施外，还须采用隔振系统。
同时安装一个净化空间，以防止部分灰尘拉伤工件表面。
五超精密磨削的发展
精密磨床是精密磨削加工的基础。
当今精密磨床技术的发展方向是高精度化、集成化、自动化。
英国 Cranfield 大学精密工程公司（CUPE）是较早从事研制超精密磨削加工机床的公司，该公司研制成功的 OAGM2500 型超精密磨床是迄今为止最大的超精密磨削加工设备，主要用于光学玻璃等硬脆材料的超精密磨削加工。
德国施奈德公司目前最典型的精密磨削设备是SCGA121 型非球面超精密磨削加工中心，该机床采用高刚度的混凝土聚合物作床身，多轴数控，既可以进行大去除量普通砂轮磨削，也可以进行杯形砂轮磨削，同时与非球面抛光机床 SCGA121、非球面在线检测系统 AU 集成，实现非球面光学元件的超精密、高效柔性自动化加工德国 G&N 公司开发的 Multi2Nano 型全自动系列纳米磨床，采用自旋转磨削原理，装备有两个砂轮分别进行粗、精磨,具有三个（或四个）操作工位，自动完成硅片的粗磨、精磨、清洗与装卸。
用于 300 mm 硅片的超精密磨削可以获得纳米级的镜面，用于背面磨削可硅片减薄到 100～150 μm。
我国对精密磨削的研究尚处于初级阶段，主要集中在高校。
哈尔滨工业大学以袁哲俊教授为首的ELID 课题组研制成功了 ELID 磨削专用的脉冲电源、磨削液和砂轮，在国产机床上开发出平面、外圆和内圆 ELID 磨削装置，实现了多种难加工材料的精密镜面磨削。
目前正积极推广普及该技术，实现产品化。
上海的东华大学机械学院研究者用固结磨粒低频振动（频率为 0.5～20 Hz，振幅为 0.5～3 mm）压力进给的精整加工研究了适宜的经济加工条件及有关参数，并验证了经过磨削加工后的陶瓷工件，再经过超精加工可以进一步降低其表面粗糙度，可降低 2～4 个等级。
清华大学在集成电路超精密加工设备、磁盘加工及超精密砂带磨削和研抛、金刚石微粉砂轮超精密磨削等方面进行了深入研究，并有相应产品问世。
参考文献
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