【編者按】對于泵霜铸、汽輪機和汽車制造胎汁，從能效方面來說尝赵，表面設計將成為關鍵技術篓羊。在超硬材料和難切削材料被頻繁使用這一背景下，磨削技術就有尤為重要的意義弓呵。將創(chuàng)新的方法（如：仿生微結構）用于表面設計是可能的六赢。為了使加工制造規(guī)劃符合高能效要求，將采用多種方法茉漂，如：優(yōu)化冷卻液供應以及使用全新驅動方案或刀具劳景。

老齡化社會、生態(tài)碉就、移動性盟广、個性化以及城市化是當前人們的談話熱點闷串。這些熱議主題對加工技術有著深遠的意義，因為由此將形成新的市場筋量，老的市場將消亡烹吵，并使重點轉移。

平均國民年齡越來越高毛甲，人們對于生態(tài)環(huán)保方面的意識也在不斷提高年叮，這對于加工技術有著尤為重要的意義具被。老齡化社會將會導致醫(yī)療產品需求上升玻募，從而使難切削材料的比例增大。為了能滿足這些高需求一姿，必須在生產效率和自動化程度方面對現(xiàn)在的加工工藝進行進一步的開發(fā)七咧。

加工能效

人類行為應符合生態(tài)要求，在這個方面的意識在不斷提高叮叹，這直接和間接地影響著加工技術顿储。這帶來的直接后果就是，現(xiàn)在不僅要關注經濟性济问，還要對加工能效進行考量遮店。為了使加工制造規(guī)劃符合高能效要求，將采用多種方法吝殖，如：優(yōu)化冷卻液供應以及使用全新驅動方案或新工具戳酒。

除了這些直接影響外，還有一系列間接影響帚颤，因為市場需要高能效產品伟杂。對此可從流體機械（如：泵或汽輪機）以及汽車中察覺到。在泵和電站制造行業(yè)饮噪，為了能進一步提高效率名挪，花費了大量人力物力。從而使需加工表面的復雜性增大膏姨。為了降低汽車油耗绵笆，汽車制造商使用了高科技發(fā)動機技術。同時橙喘，針對舒適性和發(fā)動機性能的要求也在提高时鸵。

為了適應針對產品和零件的這些不斷提升的要求，表面設計是一項關鍵技術渴杆。提高表面質量將使摩擦損耗降低寥枝，采用所形成的微觀結構還能實現(xiàn)額外的功能，改善邊緣區(qū)域則可提升使用壽命磁奖。

在超硬材料和難切削材料被頻繁使用這一背景下囊拜，磨削技術就有尤為重要的意義某筐。只有在對流程有了必要的了解并根據(jù)待加工材料和表面的目標幾何尺寸使用正確的刀具和正確的流程策略情況下，才能完成“定制表面”冠跷。在本報告中將對所面臨的挑戰(zhàn)加以介紹南誊，并對選擇正確刀具和理想流程策略所用方法進行探討。另外還將展示如何才能通過對刀具和策略設計進行有機組合使創(chuàng)新的產品效率提升方案得以實現(xiàn)蜜托。

磨具特性

磨具特性將對應用行為抄囚、表面質量、零件邊緣區(qū)域以及生產效率產生巨大影響橄务。砂輪特性將由切削材料類型幔托、粒度大小以及磨粒密度和粘結劑特性決定。為了加工脆硬材料王庐，將主要使用金剛石作為切削材料细周。在選擇相關粘結劑時必須確保磨粒的所有潛力都得到利用。為了進一步提高金剛石砂輪的性能毫例，金屬粘結劑材料的潛力十分巨大谒酌。

金屬粘結劑耐磨損、耐高溫惹捡，并擁有很高的熱傳導能力遮结。在同時采用多孔結構時能實現(xiàn)“冷態(tài)”磨削。這能使內部壓應力顯著提高男赴。為了能在磨削時加工出Ra為0.1μm的表面質量曾负，必須使用很小的磨粒。但是渊喘，降低磨粒大小會使磨粒表面以及磨粒保持力降低诊捆。通過針對性地調整燒結參數(shù)可克服這一現(xiàn)象。

流程策略

在選擇了正確的砂輪屬性后拨才，設計正確的磨削策略對于達到表面設計要求有著決定性的意義纸措。也許是出于美學方面的原因，或者是為了優(yōu)化流體表面官脓，或者是因為新的應用（如：膝關節(jié)植入物）协怒，需加工自由曲面的比例也在增加。為了經濟地加工出具有高表面質量和低形狀公差的自由曲面卑笨，需要使用合適的磨削策略孕暇。與三軸加工相比，通過將砂輪置于與進給運動呈直角的位置加上曲面法向加工就可獲得恒定的嚙合條件赤兴，從而能實現(xiàn)更高的形狀精度以及更高的切削能力妖滔。

通過將磨具置于進給方向，還能使零件粗糙度顯著下降，因為切削速度和進給速度不指向同一方向座舍，砂輪形貌的影響將下降沮翔。在采用定形切削刃切削方面，很久以來曲秉，五軸加工就已是代表性技術采蚀，并在行業(yè)中被廣為使用。目前承二，五軸磨削是受推崇方案的代表榆鼠，它是專門為應用所設計的。

迄今為止漠盔，所使用的CAD/CAM程序是為定形切削設計的规倚。而將此軟件用于五軸磨削加工將給自己帶來一些問題。程序分辨率不能滿足磨削加工需求促驶。這可能會造成工具路徑包含不希望有的拐點或者未定義的點肢有，這會在磨削時造成輪廓偏差单步。另外物遗，CAD/CAM程序忽略工具磨損，它從理想化狀態(tài)出發(fā)且奔，而不是修整后所具有的工具幾何尺寸插撩。對磨損或實際工具形狀加以考慮有可能使輪廓精度得到提高。

在采用由合適的砂輪屬性和磨削策略組成的最佳組合時此腊，也有可能將創(chuàng)新的方法用于表面設計摹院，如：仿生微結構。

仿生結構中一個很好的例子是肋條狀皮膚組織羊捧，它仿照了鯊魚皮結構众巷，它能把近壁面摩擦最多降低10%。在用于流體機械時炊豪，如：泵凌箕、蒸汽輪機或航空引擎，這可使效率得到明顯提高词渤。微結構寬度不超過20μm牵舱，高度為10μm，并且必須沿流體方向排列缺虐。通過自由曲面實現(xiàn)高效與流體相關的表面采用了自由曲面芜壁，從而進一步提高效率，其中高氮，流體在自由曲面上彎曲流過慧妄。通過將微磨粒嵌入金屬粘結劑并采用適宜的燒結參數(shù)，可按照磨削技術要求制造出所需結構尺寸剪芍。通過使用五軸磨削策略可制造出能磨削自由曲面上凸起微結構的磨具塞淹。對此必須使砂輪幾何尺寸與磨具軌跡半徑和工件彎曲度相匹配韧掩。

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