迎來(lái)納米時(shí)代的磨削、研磨加工

隨著IT關(guān)聯(lián)產(chǎn)品、汽車(chē)、家電等工業(yè)制品的不斷發(fā)展，高性能磨削、研磨加工的重要性日益增大。對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，高精度化、高效率化和自動(dòng)化是永遠(yuǎn)的主題。磨削、研磨技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)成果推動(dòng)著工業(yè)產(chǎn)品的更新，正腳踏實(shí)地向前發(fā)展。

（1）磨削、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(pán)（HDD）過(guò)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(lái)，磁盤(pán)面記錄密度的年增長(zhǎng)率達(dá)到100％，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(pán)上鍍上無(wú)電解NIP薄膜，再通過(guò)研磨加工使其表面平滑而得以實(shí)現(xiàn)的。而高性能加工技術(shù)的進(jìn)步，也使得基盤(pán)材料從鋁合金更換為剛性比更高的硅酸鋁玻璃、晶化玻璃等，因此，磨削、研磨加工的重要性也更大了。

（2）高精度化

直線電機(jī)剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)時(shí)，因其能實(shí)現(xiàn)高速加工而備受矚目。但近年來(lái)，使用直線電機(jī)的目的已逐漸轉(zhuǎn)向高精度化。也就是說(shuō)，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。其原因是非接觸式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有傳統(tǒng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)減速用的齒輪副、滾珠絲杠、耦合件等各種機(jī)械因素引起的誤差，以及直線電機(jī)必然采用閉路控制。

今后，高精度化加工技術(shù)的發(fā)展將日益加速。在精密加工中，非常重要的加工之一是高精密平面的加工。尤其是在精密測(cè)量?jī)x器、光學(xué)儀器、硅片等超精密加工領(lǐng)域，要求加工出無(wú)限平滑的表面。為此，機(jī)床制造商開(kāi)發(fā)出了超精密平面磨床，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，油膜厚度也不會(huì)發(fā)生變化（工作臺(tái)不發(fā)生傾斜），磨削平面度達(dá)到lμm/m2。此外，加工表面通過(guò)拋光可以實(shí)現(xiàn)0.03μm/m2的平面度。為了實(shí)現(xiàn)高精度加工，就必須克服熱變形。具體來(lái)說(shuō)，需要盡可能減少來(lái)自驅(qū)動(dòng)電機(jī)和軸承、導(dǎo)向面等的加工發(fā)熱。此外，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(lái)自工件表面的汽化熱。為此，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。

（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（High Efficient Deep-Cut Grinding）磨削技術(shù)在歐洲已經(jīng)實(shí)用化了，但在日本還幾乎無(wú)人采用。另一方面，減小砂輪進(jìn)給量、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。這種磨削加工方法通過(guò)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(tái)往返次數(shù)（對(duì)行程較短的工件也可以采用砂輪連續(xù)進(jìn)給），從而可以大幅度提高加工效率，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(tái)反轉(zhuǎn)時(shí)的高加/減速運(yùn)動(dòng)容易引起振動(dòng)，需要設(shè)法加以抑制。為此，可以采用減輕工作臺(tái)重量、加重底盤(pán)、進(jìn)行加/減速控制以及進(jìn)行平衡等方法?？熳叩赌ゴ惨驯辉S多平面磨床生產(chǎn)廠家看好，認(rèn)為可以進(jìn)行商品化開(kāi)發(fā)，今后將成為金屬成型磨床的主流。

（4）小型化和環(huán)保（節(jié)能）化

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

某家公司推出了“節(jié)省能源和空間”的概念機(jī)種。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。一般來(lái)說(shuō)，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，提高了維修便利性。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％），減小了對(duì)環(huán)境的影響。

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

（5）復(fù)合化

某廠家采用立軸磨削技術(shù)和車(chē)床技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了融磨削與切削于一體的小型復(fù)合磨床，通過(guò)一次裝夾工件，就可以高精度、高效率地完成從車(chē)削加工到圓筒、內(nèi)表面的磨削精加工。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。人們期待該復(fù)合磨床能盡快投入商業(yè)化生產(chǎn)。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(kāi)發(fā)之中。