隨著IT關(guān)聯(lián)產(chǎn)品拭秃、汽車弧劳、家電等工業(yè)制品的不斷發(fā)展庞吆，高性能磨削轨充、研磨加工的重要性日益增大。對于生產(chǎn)技術(shù)人員來說弄察，高精度化蜂筹、高效率化和自動化是永遠(yuǎn)的主題。磨削芦倒、研磨技術(shù)的研究開發(fā)成果推動著工業(yè)產(chǎn)品的更新艺挪，正腳踏實(shí)地向前發(fā)展。

　”铩（1）磨削麻裳、研磨技術(shù)的重要性日益增大

　　如今幾乎已普及到所有家庭的個(gè)人電腦（PC）所配備的硬磁盤（HDD）過去是在超精密機(jī)床上用單晶金剛石刀具切削加工。近年來器钟，磁盤面記錄密度的年增長率達(dá)到100％津坑，實(shí)現(xiàn)了每1平方英寸達(dá)1G的記錄密度。這一技術(shù)是在經(jīng)磨削加工后的鋁合金基盤上鍍上無電解NIP薄膜傲霸，再通過研磨加工使其表面平滑而得以實(shí)現(xiàn)的疆瑰。而高性能加工技術(shù)的進(jìn)步，也使得基盤材料從鋁合金更換為剛性比更高的硅酸鋁玻璃狞谱、晶化玻璃等乃摹，因此，磨削跟衅、研磨加工的重要性也更大了踪觉。

　　（2）高精度化

　　直線電機(jī)剛開始開發(fā)時(shí)载呢，因其能實(shí)現(xiàn)高速加工而備受矚目撕第。但近年來，使用直線電機(jī)的目的已逐漸轉(zhuǎn)向高精度化取蓝。也就是說抓深，在直線電機(jī)的諸多優(yōu)良特性中，很高的定位精度和圓弧插補(bǔ)精度尤其令人刮目相看芥斋。其原因是非接觸式的驅(qū)動系統(tǒng)沒有傳統(tǒng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)減速用的齒輪副斟记、滾珠絲杠、耦合件等各種機(jī)械因素引起的誤差趋沧，以及直線電機(jī)必然采用閉路控制盈械。

　　今后，高精度化加工技術(shù)的發(fā)展將日益加速妻诚。在精密加工中案贩，最重要的加工之一是高精密平面的加工揣褂。尤其是在精密測量儀器、光學(xué)儀器攒庵、硅片等超精密加工領(lǐng)域嘴纺，要求加工出無限平滑的表面。為此浓冒，機(jī)床制造商開發(fā)出了超精密平面磨床栽渴，在采用獨(dú)立的可變靜壓滑板技術(shù)實(shí)現(xiàn)高剛性加工的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了即使存在偏載荷稳懒，油膜厚度也不會發(fā)生變化（工作臺不發(fā)生傾斜）熔萧，磨削平面度達(dá)到lμm/m2。此外僚祷，加工表面通過拋光可以實(shí)現(xiàn)0.03μm/m2的平面度佛致。為了實(shí)現(xiàn)高精度加工，就必須克服熱變形辙谜。具體來說俺榆，需要盡可能減少來自驅(qū)動電機(jī)和軸承、導(dǎo)向面等的加工發(fā)熱装哆。此外罐脊，為了不使加工中的工件發(fā)生熱變形，還需要控制在加工點(diǎn)產(chǎn)生的熱量和來自工件表面的汽化熱昆秩。為此萎雁，該超精密平面磨床配置了既恒溫又恒濕的隔離罩，作為完整的系統(tǒng)加以商品化聂帜。

　∧肌（3）高效率化

　　加大砂輪進(jìn)給量、降低工件進(jìn)給速度的間歇進(jìn)給磨削技術(shù)與使用電沉積磨輪的高圓周速度磨削技術(shù)相結(jié)合而形成的HEDG（HighEfficient Deep-CutGrinding）磨削技術(shù)在歐洲已經(jīng)實(shí)用化了涡趟，但在日本還幾乎無人采用林皇。另一方面，減小砂輪進(jìn)給量呼泪、提高工件進(jìn)給速度的快走刀磨削（高速往復(fù)式磨削）在金屬模具加工等行業(yè)正逐漸成為成型磨削的主流妓付。這種磨削加工方法通過曲柄、液壓伺服裝置或直線電機(jī)增加單位時(shí)間的工作臺往返次數(shù)（對行程較短的工件也可以采用砂輪連續(xù)進(jìn)給）宗窗，從而可以大幅度提高加工效率滚胎，也適用于金屬模具穿孔等短行程磨削。該方法的缺點(diǎn)是工作臺反轉(zhuǎn)時(shí)的高加/減速運(yùn)動容易引起振動蛮埋，需要設(shè)法加以抑制田搏。為此，可以采用減輕工作臺重量、加重底盤径密、進(jìn)行加/減速控制以及進(jìn)行平衡等方法√尚ⅲ快走刀磨床已被許多平面磨床生產(chǎn)廠家看好享扔，認(rèn)為可以進(jìn)行商品化開發(fā)，今后將成為金屬成型磨床的主流植袍。

　【迕摺（4）小型化和環(huán)保（節(jié)能）化

　　在以前的JIMTOF（日本國際機(jī)床展覽會）上，各廠家展出的小型機(jī)床很受矚目于个，主要原因在于：為了適應(yīng)多品種氛魁、小批量生產(chǎn)，需要靈活改組生產(chǎn)線厅篓，因此迫切需要統(tǒng)一機(jī)床的寬度秀存。而且機(jī)床小型化可以帶來許多預(yù)期的利好，如縮短生產(chǎn)線長度羽氮、減少占用空間或链、容易變更生產(chǎn)線、提高工廠內(nèi)部的信息傳遞等舀美。

　　某家公司推出了“節(jié)省能源和空間”的概念機(jī)種嚎衡。該磨床占地面積不到普通磨床的40％，尤其是寬度尺寸縮小至1200mm以下玉桅。一般來說漓荞，占地面積縮小不便于維修保養(yǎng)，但該磨床將維修保養(yǎng)部分集中到機(jī)器的前后掷锻，提高了維修便利性拟卢。此外，該公司將磨削液供給量削減了50％（加工有的工件甚至可削減99％）蔑来，減小了對環(huán)境的影響芭甚。

　　為了實(shí)現(xiàn)磨床小型化，需要減小砂輪直徑奔沐。為了不降低砂輪速度少煮，需要采用超高速主軸技術(shù)。該磨床減小了砂輪交換頻度碘展，也減薄了砂輪厚度竿丙，因此基本上用于輪廓加工。此外言秸，為了節(jié)省空間软能，軸驅(qū)動系統(tǒng)采用了不需要齒輪箱的直線電機(jī)驅(qū)動，而且通過程序更換按鈕，一次操作即可自動調(diào)整中心距查排。

　〉手Α（5）復(fù)合化

　　某廠家采用立軸磨削技術(shù)和車床技術(shù)，開發(fā)出了融磨削與切削于一體的小型復(fù)合磨床跋核，通過一次裝夾工件岖瑰，就可以高精度、高效率地完成從車削加工到圓筒砂代、內(nèi)表面的磨削精加工蹋订。由于立軸磨床比橫軸磨床寬度更窄，因此更容易編入生產(chǎn)線刻伊。人們期待該復(fù)合磨床能盡快投入商業(yè)化生產(chǎn)露戒。其他各種復(fù)合機(jī)床（如激光加工與磨削加工的復(fù)合）也在開發(fā)之中。

　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷發(fā)展捶箱，越來越多的機(jī)床開始出口到語言與文化完全不同的國家和地區(qū)趋肖。作為耐用資產(chǎn)的機(jī)床，其維修保養(yǎng)和定期檢查不可或缺相脱。因此摇皿，用視頻圖像來表示報(bào)警的位置及內(nèi)容的功能、利用互聯(lián)網(wǎng)對機(jī)床進(jìn)行自動監(jiān)測等也成了重點(diǎn)技術(shù)之一典患。

　　微細(xì)加工的現(xiàn)狀與未來

　　在微電子和光電技術(shù)快速發(fā)展和產(chǎn)品小型化泳嵌、復(fù)合化、集成化的背景下猾灰，為了實(shí)現(xiàn)微細(xì)復(fù)雜形狀和微型構(gòu)件的加工膊抄，發(fā)端于超精密車床的超精密加工機(jī)床正向自由度更多的多軸控制超精密銑床和多軸控制超精密加工中心發(fā)展。由于控制技術(shù)的進(jìn)步萌小，超精密加工機(jī)床及加工技術(shù)也獲得了很大進(jìn)展膛逞。

　　（1）何謂超精密切削加工

　　超精密切削加工是將正確制作的刀具形狀精確復(fù)映到工件上的加工方法狱心，其特點(diǎn)是用刀具的刀尖切削工件蟹幔，制成所需形狀，即根據(jù)機(jī)床的“母性”原理在運(yùn)動中實(shí)現(xiàn)復(fù)制音诫。

　　制作微細(xì)形狀的過程被稱為微細(xì)加工（或微細(xì)機(jī)械加工）惨奕。眾所周知，微細(xì)加工可以使用半導(dǎo)體制造技術(shù)竭钝，也可以使用微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）梨撞。但是，采用光學(xué)和粒子束加工技術(shù)并不擅長加工斜面和曲面形狀香罐，對被加工材料也有一定限制卧波。就此而言时肿，金剛石切削雖然屬于傳統(tǒng)機(jī)械加工，卻能夠應(yīng)用于幾乎所有材料港粱，因此所起的作用很大螃成。

　　源于超精密車床的超精密加工機(jī)床正向具有更多自由度的多軸控制超精密銑床和超精密加工中心轉(zhuǎn)變，主要用于加工需求量很大的CD傳感器透鏡及其金屬模具查坪、隱形鏡片寸宏、菲涅耳透鏡等具有復(fù)雜形狀的微型構(gòu)件。由于微電子和光電技術(shù)的快速發(fā)展以及對產(chǎn)品小型化咪惠、復(fù)合化、集成化的要求淋淀，人們對這些產(chǎn)品的加工效率十分關(guān)注馁胁。

　　（2）何謂多軸控制加工

　　通過控制機(jī)床的直線運(yùn)動軸萍卑、旋轉(zhuǎn)軸等軸系六主，巧妙地調(diào)節(jié)刀具（包括旋轉(zhuǎn)刀具和非旋轉(zhuǎn)刀具）與工件的位置與姿勢，就可以加工出各種各樣的工件形狀爬韧。與普通機(jī)床一樣篱掌，超精密機(jī)床大多也由構(gòu)成直交坐標(biāo)系的X、Y奏喜、Z三個(gè)直動軸和在其周圍的A耿窍、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成效益，為了使刀具在工件加工點(diǎn)附近可處于任意位置和姿勢较搔，就需要對6個(gè)軸全部實(shí)施控制。此時(shí)刀具不能作自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動缔道，所以需要使用非旋轉(zhuǎn)刀具屈淫。而使用旋轉(zhuǎn)刀具時(shí)，無需對其旋轉(zhuǎn)軸的位置進(jìn)行控制享甸，因此采用5軸控制就足夠了截碴。這種4軸以上的控制稱為多軸控制。一般的加工很少同時(shí)進(jìn)行5軸或6軸控制蛉威，但為了不進(jìn)行重新設(shè)定就一次完成對復(fù)雜形狀的加工日丹，或工件加工部位以外的部分與刀具發(fā)生干涉時(shí)，多軸控制加工就必不可少蚯嫌。

　【郯肌（3）多軸控制超精密機(jī)床的現(xiàn)狀

　　多軸控制超精密銑床或超精密加工中心的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)將刀具和工件沿進(jìn)給軸以納米精度進(jìn)行定位的結(jié)構(gòu)來加以區(qū)分；也可以通過是采用集成在電機(jī)上的絲杠來傳遞驅(qū)動（絲杠又可分為滾珠絲杠和靜壓絲杠）齐帚，還是采用直接驅(qū)動方式的直線電機(jī)來區(qū)分妒牙。為了實(shí)現(xiàn)低摩擦、高直線度地移動工作臺，被驅(qū)動工作臺的導(dǎo)向方式也可分為滾動導(dǎo)軌和靜壓（油湘今、空氣）導(dǎo)軌敢朱。對于旋轉(zhuǎn)部分和軸承也同樣如此。

　　現(xiàn)在有幾種強(qiáng)調(diào)操作方便性和加工性能的超精密五軸控制加工機(jī)床已經(jīng)上市銷售摩瞎，其定位精度一般都達(dá)到了1nm拴签。

　　為了超精密加工帶有自由曲面等的三維復(fù)雜微細(xì)形狀，需要有作為旋轉(zhuǎn)刀具的微小直徑金剛石球頭立銑刀磕糙，但這種刀具在市場上并無銷售劫陌，所以在數(shù)十年前，使用的是將微小直徑單晶金剛石刀頭切去片側(cè)晶睦，從旋轉(zhuǎn)軸中心略微偏移（偏置）的刀具（稱為近似球頭立銑刀）碱框。但是。如果通過多軸控制可以實(shí)現(xiàn)刀具的傾斜加工以避免零速度切削爱茫，那么也就不需要采用偏置了〔嵩郑現(xiàn)在，已不需要使用近似球頭立銑刀慰沸，而是使用常規(guī)球頭立銑刀通過多軸控制對帶有復(fù)雜曲面的微小工件進(jìn)行超精密加工拷拗。曲面加工所需的NC數(shù)據(jù)可利用三維CAD系統(tǒng)或?qū)δＰ瓦M(jìn)行掃描測量來獲得。

　×紫瘛（4）對未來超精密加工的要求

　　加工機(jī)床的精度正從納米級向超納米級過渡涩霞。今后對超精密加工的要求包括日益微型化的刀具及其安裝換刀技術(shù)的開發(fā)、便于操作的微細(xì)加工用三維CAM與誤差補(bǔ)償技術(shù)邦匆，以及硬脆材料加工技術(shù)处监。

　　第二代激光加工技術(shù)

　　激光加工作為一種新型加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)已經(jīng)有1/4世紀(jì)。激光加工技術(shù)是作為傳統(tǒng)熱加工的替代技術(shù)發(fā)展起來的痢士，隨后又開發(fā)出了獨(dú)立的激光加工技術(shù)彪薛。激光加工機(jī)床與加工技術(shù)就像車子的兩個(gè)輪子。現(xiàn)在評述一下仍在不斷獲得顯著進(jìn)步的激光加工機(jī)床和加工技術(shù)的發(fā)展動向及今后的展望怠蹂。

　∩蒲印（1）激光振蕩器與加工技術(shù)的變遷

　　激光誕生于1960年。隨后城侧，在60年代至70年代前半期易遣，集中出現(xiàn)了許多應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)的激光發(fā)明。激光應(yīng)用技術(shù)的探索幾乎是與激光的誕生同時(shí)開始的嫌佑。將激光應(yīng)用于加工的初步研究主要于70年代在研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)開展豆茫。以80年為分水嶺，出現(xiàn)了日本國產(chǎn)的激光加工機(jī)屋摇，標(biāo)志著產(chǎn)業(yè)界的激光時(shí)代已經(jīng)到來揩魂。

　　激光加工技術(shù)將光的波長由原來的紅外光領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大至紫外光領(lǐng)域幽邓，并成功地將脈沖震蕩時(shí)間縮為極短，進(jìn)一步擴(kuò)大了新的應(yīng)用可能性火脉。激光加工因應(yīng)用可能性的不斷擴(kuò)大與可持續(xù)發(fā)展性核必，在很短時(shí)期內(nèi)便作為一種主要加工技術(shù)在產(chǎn)業(yè)界扎下了根。最近品糯，以德國為中心荒鳖，開發(fā)出了新的激光振蕩器，并于2003年前后投入市場蛔交。此前的激光熱加工在其發(fā)展過程中伴隨著高功率化也有不少技術(shù)改進(jìn)末昂，但隨著波長和脈沖縮短所引發(fā)的新的加工技術(shù)的崛起，可以說激光加工技術(shù)現(xiàn)在已進(jìn)入了第二代镐访。

　《尽（2）第二代激光加工技術(shù)

　　傳統(tǒng)的加工用激光主要使用CO2激光、YAG激光基波以及準(zhǔn)分子激光等矩允。這些激光都在實(shí)現(xiàn)高功率化糯驯，裝置的性能也在不斷提高贰往。近10年來赵椰，二極管激光已實(shí)現(xiàn)了陣列化、存儲椧晾鳎化和高功率化姜钳，使直接使用激光進(jìn)行加工成為可能，而高功率化又使高速加工成為可能形耗。與此相比哥桥，第二代新型激光加工使用由YAG基波、鈦藍(lán)寶石等形成的超短脈沖激光激涤、由YAG高次諧波形成的短波長激光拟糕、KrF準(zhǔn)分子激光等，使利用紫外光進(jìn)行加工成為可能（多用于微細(xì)孔加工倦踢、開槽加工和表面改性等）送滞。加工對象和材料也擴(kuò)大到各種金屬和硅、聚合物辱挥、玻璃犁嗅、陶瓷等非金屬材料，以及鋁晤碘、鈦褂微、鎂等有色金屬薄膜。激光加工已從大件加工擴(kuò)展到微細(xì)加工园爷，其應(yīng)用范圍還在繼續(xù)擴(kuò)大宠蚂。

　〕笙健（3）激光加工的發(fā)展動向

　　在歐美，對材料加工進(jìn)行理論性研究配亮、開發(fā)新的加工概念以及各種基礎(chǔ)性探索方興未艾验脐。飛秒級超短脈沖激光等的應(yīng)用雖然蘊(yùn)藏著無限的可能性，但從短期來看增荐，快速實(shí)現(xiàn)高功率化仍然可望而不可及织活。可以預(yù)期贯森，激光與材料表層的相互作用將是今后激光加工的應(yīng)用重點(diǎn)稼那。從這個(gè)意義上來講，將激光應(yīng)用于表面處理和表面改性是最值得期待的領(lǐng)域之一沛目。

　　另一方面搞吱，在生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用激光加工技術(shù)的實(shí)用化研究也在如火如荼地開展，其中既有提高激光加工效率以獲得高生產(chǎn)效益的研究莲赐、激光高精度控制技術(shù)的開發(fā)硼县、激光發(fā)生裝置的高性能化、準(zhǔn)確控制激光的光學(xué)技術(shù)访递，也有包括軟件和機(jī)器人等硬件在內(nèi)的加工控制技術(shù)等晦嵌，這些研究正致力于開發(fā)能將激光加工理論確實(shí)變?yōu)樯a(chǎn)手段的共性基礎(chǔ)技術(shù)。

　　激光厚板加工技術(shù)也在快速發(fā)展拷姿。應(yīng)用于機(jī)床等的工業(yè)用激光技術(shù)的開發(fā)也十分活躍惭载。以德國為中心，開發(fā)出了用于汽車工業(yè)的“遠(yuǎn)距離激光”响巢、“掃描射線”等新的激光焊接方法描滔。

　　（4）激光加工的未來

　　在加工技術(shù)日新月異的發(fā)展中踪古，要開發(fā)新技術(shù)含长，就必須對各種加工現(xiàn)象、對加工性能有影響的各種因素的相互關(guān)系伏穆、加工現(xiàn)場激光與材料的相互作用等有透徹的了解拘泞，為此需要從多方面進(jìn)行跨學(xué)科的探索。

　　因?yàn)榧す獾募庸な侄问枪饽茯诔觯虼诵枰M(jìn)行“光管理”田弥，從光的發(fā)生到傳送、聚光等净处，都必須正確掌握和管理光的特性安仁。隨著模擬技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)一步智能化，有可能實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)預(yù)測婉固。

　　出于經(jīng)濟(jì)性和加工效率的考慮吠童，現(xiàn)有的各種激光發(fā)生裝置將會在用途上有所限定常彰，一些低效率的裝置將會被逐漸淘汰。雖然現(xiàn)在流行的各種激光加工技術(shù)五花八門输奢，但在加工用途上盼涵，應(yīng)該說波長選擇的時(shí)代即將來臨。在不久的將來屉韧，“飛秒加工”等目前尚處于萌芽性的研究將逐步變?yōu)閷?shí)用化研究古告，甚至有一部分將廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

　　激光加工技術(shù)的發(fā)展需要“光發(fā)生技術(shù)”谆藐、“光控制技術(shù)”和“光利用技術(shù)”的強(qiáng)有力支持圣界，激光加工是這些技術(shù)相互作用的拓展，并在很大程度上與這些技術(shù)相互依存和相互影響监灌。激光技術(shù)潛在可能性之廣闊將通過新的激光不斷涌現(xiàn)而得以進(jìn)一步顯現(xiàn)贷币。加工技術(shù)雖然樸實(shí)無華，但貴在持續(xù)亏狰，新的發(fā)展寓于其持續(xù)性上役纹。蘊(yùn)藏著極大可能性的激光加工技術(shù)對于生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。

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