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关于高速磨削和精密磨削中的一些问题答疑1、什么是高速磨削？与一般磨削相比，高速磨削有哪些特点？答：高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。
它与一般磨削的区分在于很高的磨削速度和进给速度，而高速磨削的定义随时间的不同在不断推动，60时代以前，磨削速度在50m/s时即被称为高速磨削，而90时代磨削速度最高已达500m/s，在实际应用中，磨削速度在100m/s以上即被称为高速磨削。
高速磨削与一般磨削相比，它有以下特点：（1）在保持其它全部参数恒定情况下，只加添砂轮速度，将导致切削厚度减小，相应也减小作用于每一磨粒上的切削力。
（2）若相应于砂轮速度成正比加添工件速度，切削厚度可保持不变。
在这种情况下，作用于每一磨粒上的切削力，以及磨削合力不更改。
这样最大的优点是，在磨削力不变的情况下，材料去除率成比例加添。
2、试简述高速磨削对砂轮和机床的要求。
答：高速磨削砂轮必需充足下列要求：（1）砂轮的机械强度必需能承受高速磨削时的切削力；（2）高速磨削时的安全牢靠性；（3）外观锋利；（4）结合剂必需具有很高的耐磨性以削减砂轮的磨损。
高速磨削对机床的要求：（1）高速主轴及其轴承：高速主轴的轴承一般采纳角接触滚珠轴承。
为了降低主轴发热，提高主轴的最高转速，新一代的高速电动主轴绝大多数均采纳油气润滑。
（2）高速磨床除具有一般磨床的功能外，还需充足以下特别要求：高动态精度、高阻尼、高抗振性和热稳定性；高度自动化和牢靠的磨削过程。
（3）砂轮速度提高以后，其动能也随之加添，假如发生砂轮分裂，明显会给人身和设备造成比一般磨削时更大的损害，为此除要提高砂轮本身的强度以外，设计专门用于高速磨削的砂轮防护罩是保证安全的紧要措施。
3、高速磨削中砂轮精密修整技术有哪些？答：目前应用较为成熟的砂轮修整技术有：（1）ELID在线电解修整技术；（2）电火花砂轮修整技术；（3）杯形砂轮修整技术；（4）电解—机械复合整形技术4、什么是精密磨削？试简述一般砂轮精密磨削中砂轮的选择原则。
精密磨削技术应用探讨精密磨削技术是一种高精度、高效率的加工方法，广泛应用于工业制造领域。
本文将探讨精密磨削技术的应用领域、优势以及未来发展趋势。
\textbf{应用领域}精密磨削技术在诸多行业中有着广泛的应用，其中包括但不限于以下几个方面：\begin{itemize}\item \textbf{航空航天领域}：航空发动机零部件、航天器结构件等对零件精度要求极高，精密磨削技术能够满足这些高精度要求，因此被广泛应用于航空航天制造中。
\item \textbf{汽车工业}：汽车发动机、传动系统、制动系统等关键零部件的加工需要高精度的磨削技术，以确保汽车的性能和安全性。
\item \textbf{模具制造}：模具制造对零件的精度要求很高，精密磨削技术能够满足模具制造中复杂零件的加工需求，提高模具的精度和使用寿命。
\item \textbf{光学制造}：光学元件表面的精度对光学系统性能有着重要影响，精密磨削技术被广泛应用于光学镜片、透镜等光学元件的加工制造。
\item \textbf{医疗器械}：医疗器械对表面光滑度和精度要求较高，精密磨削技术能够满足医疗器械加工的高精度需求，保证产品质量和安全性。
\end{itemize}\textbf{优势}精密磨削技术相比于传统加工方法具有诸多优势，主要体现在以下几个方面：\begin{itemize}\item \textbf{高精度}：精密磨削技术能够实现微米甚至亚微米级的加工精度，满足对零件精度要求极高的领域需求。
\item \textbf{高表面质量}：精密磨削技术能够获得很高的表面光洁度和平整度，适用于对表面质量要求较高的领域。
\item \textbf{高效率}：尽管精密磨削加工过程相对较慢，但其高精度和高表面质量能够减少后续加工工序，提高整体加工效率。
\item \textbf{加工范围广}：精密磨削技术适用于加工各种材料，包括金属、陶瓷、玻璃等，具有很大的加工范围。
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”。
高端制造的精密磨削技术随着科学技术水平不断的提高，磨削加工已广泛应用于金属及其他材料的粗、精加工，是非常重要的切削加工方式。
目前，磨削加工已经成为现代机械制造领域中实现精密与超精密加工最有效、应用最广泛的基本工艺技术，为人们提供高精度、高质量、高度自动化的技术装备的开发和研制。
精密磨削中超硬磨料砂轮精密磨削技术磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法，一般来讲，按照砂轮线速度的高低可将其进行分类，把砂轮速度低于45 m/s的磨削称为普通磨削，把砂轮速度高于45 m/s的磨削称为高速磨削，把砂轮速度高于150m/s的磨削称为超高速磨削。
按磨削效率将磨削分为普通磨削、高效磨削（高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削、快速短行程磨削和高速重负荷磨削）。
磨削加工能达到的磨削精度在生产发展的不同时期有不同的精度范围，当前，按磨削精度将磨削分为普通磨削（加工精度＞1μm、表面粗糙度R a0.16~1.25μm）、精密磨削（加工精度1~0.5μm、表面粗糙度R a0.04~1.25μm）、超精密磨削（加工精度≤0.01μm、表面粗糙度R a≤0.01μm）。
精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工精度为l～0.1µｍ，表面粗糙度值Ra0.2～0.01µｍ的加工技术。
精密磨削是目前对钢铁等黑色金属和半导体等脆硬材料进行精密加工的主要方法之一，在现代化的机械和电子设备制造技术中占有十分重要的地位。
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，使用金刚石修整工具以极小而又均匀的微进给（10～15mm /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。
精密磨削(Precision Grinding)newmaker1 前言磨削(Grinding)是一种利用磨轮(Grinding Wheel)作高速旋转及微小深度（微小量），磨削工件表面或内孔，以获得精密形状及表面粗度的加工技术。
磨削加工的特色：(1)每一颗微细磨粒，其作用相当于一把细微刀刃，磨削加工，如同无数细微刀刃同时切削。
(2)可磨削硬脆材料，如硬化钢、玻璃、碳化物及陶瓷等。
(3)磨削去除率小(Low Material Removal Rate)(4)磨削速率(Cutting Speed)大，进给率(Feed Rate)及磨削深度(Depth of cut)均小，因此比马力(Specific Horse Power)相当大HPs (Specific Horse Power)=HP(Horse Power)/MRR(Material Removal Rate)2 深进缓给磨削(Creep Feed Grinding)所谓深进缓给磨削(Creep Feed Grinding)简称(C.F.G)，与一般的平面磨削不一样，磨削深度(Depth of cut)增加数倍至数十倍，而进给率(Feed Rate)以相同的倍数减慢，可以增加磨削速率及增进工作表面粗度的磨削技术。
CFG 机制示意图，如图（一）所示。
图一CFG机制示意图CFG磨床之特色：(1)磨削深度（即磨削量）大，具备减震装置(Damping Device)，以维持静，动平衡。
(2)软质磨轮增进工件表面粗度。
(3)为保持磨轮表面，不被磨屑阻塞，经常保持在锐利状态，因此在其上方按装表面含有钻石磨粒之整修砂轮(Dressing Wheel)，在制程中，不断整修磨轮，使其保持真圆度及锐利状态，以维持工件品质之稳定性。
(4)为维持一定的切削速率(Cutting Speed)及磨削深度，磨轮转速不但可以无段变速，并且能够自动下降以获得理想且一致的工件品质。
3 电解磨削(Electrolytic Grinding)电解研削(ECG)是由电解加工，亦可称为电化学加工(Electro Chemical Machining简称ECM)，亦就是反电镀(Deplating)加工与机械磨削(Mechanical Grinding)所组合之复合加工。
电解磨削是1952年美国G.F Keeleric 研发成功。
电解加工原理电解加工在原理上是将电铸的阳极金属溶解现象应用于金属加工，将预先成形为所定形状的电极隔着微小间隙(0.2~0.3mm)与被加工物表面相向，并压送电解液(electrolyte)，流速5~20m/s，以电极(electrode)为阴极，被加工物为阳极，施加一定的直流电压(5~20V)，则经电解液而通电流，被加工物从接近电极的部份开始电解，同时使电极以一定速度(0.5~3.0mm/min)向被加工物送入，达预先设定的加工深度时，即得所希望的加工形状。
电解加工的特色(1)可同时加工广大面积之工件。
(2)不拘被加工物的机械性质，都可加工。
(3)不发生热变形、加工应变、加工变质层。
(4)单一工程即可雕出复杂形状工件。
(5)电极不消耗。
(6)加工面粗糙度良好。
(7)加工速度比放电加工(EDM)快5~10倍。
电解加工的应用(1)锻造模、玻璃模、橡胶模等的雕形加工。
(2)沟加工、斜面、轮廓加工、深孔加工等传统加工法的效率差者。
(3)难切削材料的加工。
(4)去除毛边，伤痕等不可能用机械加工的加工。
电解研削机构示意图如图（二）所示图（二) 电解磨削机构示意图电解磨削原理示意图如图（三）所示（图三）电解磨削原理示意图电解磨削系利用金属结合剂及微细钻石磨料所组成的导电性砂轮同时进行电解加工与机械研削的方式，砂轮的导电部份为阴极，被加工物为阳极，接直流电源，在两者的间隙通电解液，在被加工物与砂轮的导电性结合材料之间进行电解加工，不易电解的物质或被加工而生成的不动态皮膜（即金属氧化膜），用磨料以机械研削除去，加工量的比率是电解加工量90﹪、机械研削量10﹪。
磨料突出量为0.05mm以下，这可防止两极的短电路，并保持电解液通路必要的间隙。
当进行粗、中等加工后，停供电解电流，只以机械研削细加工而提高加工精度的方式—此方式是利用电解研削的高效率，除去加工量后，停止电解加工，不更换砂轮，以同一砂轮继续细磨。
而得到期望的表面精度。
电解液可提高电解研削速率，磨料微粒为不导电的材料，如：钻石、三氧化二铝（Al2O3）及晶方氮化硼（CBN）。
4 电解拋光（Electrolytic Polishing）所谓电解拋光，即是将工件放置阳极，于电解液中通电，在适当操作参数下，使工件发生电解反应（亦称反电镀），工件表面而因电场集中效应而产生溶解作用，因而可达成工件表面平坦与光泽化之加工技术。
电解拋光机制示意图如图（四）所示：图（四）电解拋光机制示意图电解拋光技术于1931年，由D.A.Jacquet发明采行。
「电解拋光」技术可广泛运用在半导体制程设备、化工、航天以及其它高精密等表面处理加工。
电解拋光应用范围：(1) 可处理铜、黄铜、铅、镍、钴、锌、钖、铝、不锈钢、铁、钨等材料。
(2) 电解拋光技术广泛应用于半导体/LCD等级阀件、管配件、接头、IGS之表面处理。
(3) 电解拋光可达镜面级光泽，拋光后产品表面可达Ra=0.2~0.5μm。
(4) 不锈钢电解拋光表面可生成钝化层，有效提升抗腐蚀能力。
电解拋光成品如相片（一）所示：相片（一）电解拋光成品工研院机研所，两年来，在没有技术引进情况下，自行设计、开发夹治具、电解液和设立实验室，摸索出世界最新颖的表面处理「电解拋光」关键技术。
机械所目前已建立电解拋光实验室，拥有内外孔电解拋光设备，除开发阀件内孔电解拋光技术外，更将触角延伸至管件内孔电解拋光高级技术发展，期能建立我国扎实的电解拋光加工能力。
近年，国内半导体制造业蓬勃发展，但半导体制程设备工业却远远落后，详究其原因，主要在于国内缺半导体制程设备所需的精密表面加工技术。
电解拋光应用于半导体制程设备中的控制阀内流道、厂务配管流道、反应腔壁表面之处，凡与制程气体接触之处理都需要电解拋光加工处理，应用范围多且广。
将电解拋光应用于半导体制程设备的目的有三，一为可生成抗蚀钝化层，二为可产生高度洁净表面，三为可镜面拋光降低粗糙度。
为建立电解拋光操作参数，机械所是从电流密度、电压、通电时间、温度、流速、电解液配方、比例、添加剂等，来了解其对钝化抗蚀性的影响，并委托清华大学进行电解拋光试片抗蚀性研究，已实验完成且有不错的成果。
机械所在电解拋光高度洁净表面研究方面，则从制程和步骤着手，包括前处理溶液清洗、碱洗除油、酸洗除锈、电解液洁净和控制、后处理化学清洗，以及在无尘室进行超化学液配方、温度、操作时间、角度等研究。
电解拋光效益（创造产值）：(1) 为一具备机械、电控、热流、材料化工高度整合性技术。
(2) 1999年时国内半导体业者需求与EP有关之阀件、管配件等零组件消耗品总金额为67.5亿，其中EP技术产生价值约占22%，总值约为15亿。
5 化学机械拋光（Chemical Mechamical Polishing，简称CMP）CMP机器之构造图及制程示意图如图（五）及图（六）所示：图（五）CMP机器构造简图图（六）CMP制程示意图CMP是将工件压在旋转之弹性衬垫（研磨垫）上，利用相对运动加工之拋光技术。
将具有腐蚀性之加工液供给到工件上，当工件进行腐蚀加工（化学性）时，同时供给超微磨粒（直径100奈米以下）拋光（机械性）材料，对工件之凸部进行选择性的拋光操作，故称机（械）化学拋光或化学机械拋光。
在LSI往微细、高积体化发展之同时，形成于硅表面之装置构造也有多层化，其表面凹凸变大之倾向。
为了实现多层化装置之配线的高信赖性、高成功率，在装置制造之过程中，每一层表面之凹凸必须很平坦化（Planarization）。
平坦化过程之概念图，如图（七）所示：在硅芯片上所形成内部配线之突出氧化膜部分，利用包含超磨粒拋光材之拋光衬垫进行拋光加工后，便会逐渐平坦。
图（七）平坦化过程之概念图化学机械研磨（CMP）技术因其拥有全面平坦化（Global Planarization）的优势，因此在近年来成为各大IC相关产业竞相研发之技术。
传统的平坦化技术以Spin On Glass（SOG）和Resist Etchback（REB）技术为主但在0.25μm以下IC制程SOG及REB技术并无法达到全面平坦化（Global Planarization）的目标，因此极需寻找新平坦化技术，化学机械研磨技术经由IBM及Intel等公司积极研发，在近年来已成为全面平坦化的新兴技术。
它不仅可以达成全面平坦化的目标，同时可增加组件设计的多样性，如可将铜及钨纳入新组件设计中且可减少缺陷。
图（八）乃各IC平坦化技术之比较，由此图可看出CMP在全面平坦化技术的优势。
图（八）平坦化技术图（四）说明集成电路不同制程的平坦化能力。
以集成电路产品16M（百万）DRAM的晶方边长在拾厘米以上，因此理想的平坦化距离也需要拾厘米以上长度，在制程上最早应用的硼磷玻璃回填（BPSG Reflow）平坦化技术，除了高温限制在金属化前的使用外，平坦化距离仅能适合数微米长。
旋涂玻璃(Spin on Glass)是二层金属联机制程最常使用的平坦化技术，其平坦化距离仅及10微米长。
以沉积／蚀刻交替及电子回旋电浆（ECR）沈积薄膜非常适合深次微米制程中的填隙，如搭配化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing）则可完全应用在多层联机的制造，以阻剂填平后蚀刻（Resist Etch Back）的平坦化技术，因没有涂布玻璃材质的吸水性及有机物挥发等问题，故为美、日的主要集成电路制造商在高可靠度产品应用的平坦化技术。
由于阻剂填平的平坦化间距仅及百微米范围，及综合图(八)的比较，化学机械研磨就成为全面平坦化的最佳选择。
0.25μm以下制程不可或缺之平坦化设备，化学机械研磨机在中科院主导及相关业者之协又合作F商品化研磨机已进入市场。
以二氧化硅为主要成分的绝缘介质在CMP所使用的研磨剂目前Cabot公司所制造之研磨液系列产品为多数厂商所接受。
Cabot公司能占有研磨液，大部份市场乃因其能自行制造之高纯度且稳定性佳Sio2粉末。
同时Cabot公司拥有研磨液所需发展之技术即研磨粉末制造技术，研磨粉末分散技术及研磨液配方投术。
研磨液乃是用来研磨二氧化硅介电层，BPSG介电层、浅沟隔绝层（Shallow Trench Isolation）及Polysillicon薄膜层之研磨液。
研磨液一般包含下列组成SiO2研磨粉末（平均粒径根据不同配方约在100nm左右），固含量约10~30%，PH值约在9.0~11.0（由KOH或NH4OH调整），以及去离子水约70%。
