隨著IT關(guān)聯(lián)產(chǎn)品、汽車、家電等工業(yè)制品不斷發(fā)展，高性能磨削、研磨加工重要性日益增大。對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)人員來說，高精度化、高效率化自動(dòng)化永遠(yuǎn)主題。磨削、研磨技術(shù)研究開發(fā)成果推動(dòng)著工業(yè)產(chǎn)品更新，正腳踏實(shí)地向前發(fā)展。

（1）磨削、研磨技術(shù)重要性日益增大

如今幾乎已普及到所有家庭個(gè)人電腦（PC）所配備硬磁盤（HDD）過去超精密機(jī)床上用單晶金剛石刀具切削加工。近年來，磁盤面記錄密度年增長(zhǎng)率達(dá)到100％，實(shí)現(xiàn)了每1平方英寸達(dá)1G記錄密度。這一技術(shù)經(jīng)磨削加工后鋁合金基盤上鍍上無電解NIP薄膜，再通過研磨加工使其表面平滑而得以實(shí)現(xiàn)。而高性能加工技術(shù)進(jìn)步，也使得基盤材料從鋁合金更換為剛性比更高硅酸鋁玻璃、晶化玻璃等，因此，磨削、研磨加工重要性也更大了。

（2）高精度化

直線電機(jī)剛開始開發(fā)時(shí)，因其能實(shí)現(xiàn)高速加工而備受矚目。但近年來，使用直線電機(jī)目已逐漸轉(zhuǎn)向高精度化。也就說，直線電機(jī)諸多優(yōu)良特性，很高定位精度圓弧插補(bǔ)精度尤其令人刮目相看。其原因非接觸式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒有傳統(tǒng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)減速用齒輪副、滾珠絲杠、耦合件等各種機(jī)械因素引起誤差，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)發(fā)展將日益加速。精密加工，最重要加工之一高精密平面加工。尤其精密測(cè)量?jī)x器、光學(xué)儀器、硅片等超精密加工領(lǐng)域，要求加工出無限平滑表面。為此，機(jī)床制造商開發(fā)出了超精密平面磨床，采用獨(dú)立可變靜壓滑板技術(shù)實(shí)現(xiàn)高剛性加工同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了即使存偏載荷，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，加工表面通過拋光可以實(shí)現(xiàn)0.03μm/m2平面度。為了實(shí)現(xiàn)高精度加工，就必須克服熱變形。具體來說，需要盡可能減少來自驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承、導(dǎo)向面等加工發(fā)熱。此外，為了不使加工工件發(fā)生熱變形，還需要控制加工點(diǎn)產(chǎn)生熱量來自工件表面汽化熱。為此，該超精密平面磨床配置了既恒溫又恒濕隔離罩，作為完整系統(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)給速度間歇進(jìn)給磨削技術(shù)與使用電沉積磨輪高圓周速度磨削技術(shù)相結(jié)合而形成HEDG（HighEfficientDeep-CutGrinding）磨削技術(shù)歐洲已經(jīng)實(shí)用化了，但日本還幾乎無人采用。另一方面，減小砂輪進(jìn)給量、提高工件進(jìn)給速度快走刀磨削（高速往復(fù)式磨削）金屬模具加工等行業(yè)正逐漸成為成型磨削主流。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)間工作臺(tái)往返次數(shù)（對(duì)行程較短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。該方法缺點(diǎn)工作臺(tái)反轉(zhuǎn)時(shí)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、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)行商品化開發(fā)，今后將成為金屬成型磨床主流。

（4）小型化環(huán)保（節(jié)能）化

以前JIMTOF（日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)）上，各廠家展出小型機(jī)床很受矚目，主要原因于：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)床寬度。而且機(jī)床小型化可以帶來許多預(yù)期利好，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)部信息傳遞等。

某家公司推出了“節(jié)省能源空間”概念機(jī)種。該磨床占地面積不到普通磨床40％，尤其寬度尺寸縮小至1200mm以下。一般來說，占地面積縮小不便于維修保養(yǎng)，但該磨床將維修保養(yǎng)部分集到機(jī)器前后，提高了維修便利性。此外，該公司將磨削液供給量削減了50％（加工有工件甚至可削減99％），減小了對(duì)環(huán)境影響。

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直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且通過程序更換按鈕，一次操作即可自動(dòng)調(diào)整心距。

（5）復(fù)合化

某廠家采用立軸磨削技術(shù)車床技術(shù)，開發(fā)出了融磨削與切削于一體小型復(fù)合磨床，通過一次裝夾工件，就可以高精度、高效率地完成從車削加工到圓筒、內(nèi)表面磨削精加工。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復(fù)合）也開發(fā)之。

隨著經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展，越來越多機(jī)床開始出口到語言與文化完全不同國(guó)家地區(qū)。作為耐用資產(chǎn)機(jī)床，其維修保養(yǎng)定期檢查不可或缺。因此，用視頻圖像來表示報(bào)警位置及內(nèi)容功能、利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)等也成了重點(diǎn)技術(shù)之一。

微細(xì)加工現(xiàn)狀與未來

微電子光電技術(shù)快速發(fā)展產(chǎn)品小型化、復(fù)合化、集成化背景下，為了實(shí)現(xiàn)微細(xì)復(fù)雜形狀微型構(gòu)件加工，發(fā)端于超精密車床超精密加工機(jī)床正向自由度更多多軸控制超精密銑床多軸控制超精密加工心發(fā)展。由于控制技術(shù)進(jìn)步，超精密加工機(jī)床及加工技術(shù)也獲得了很大進(jìn)展。

（1）何謂超精密切削加工

超精密切削加工將正確制作刀具形狀精確復(fù)映到工件上加工方法，其特點(diǎn)用刀具刀尖切削工件，制成所需形狀，即根據(jù)機(jī)床“母性”原理運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)制。

制作微細(xì)形狀過程被稱為微細(xì)加工（或微細(xì)機(jī)械加工）。眾所周知，微細(xì)加工可以使用半導(dǎo)體制造技術(shù)，也可以使用微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）。但，采用光學(xué)粒子束加工技術(shù)并不擅長(zhǎng)加工斜面曲面形狀，對(duì)被加工材料也有一定限制。就此而言，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，因此所起作用很大。

源于超精密車床超精密加工機(jī)床正向具有更多自由度多軸控制超精密銑床超精密加工心轉(zhuǎn)變，主要用于加工需求量很大CD傳感器透鏡及其金屬模具、隱形鏡片、菲涅耳透鏡等具有復(fù)雜形狀微型構(gòu)件。由于微電子光電技術(shù)快速發(fā)展以及對(duì)產(chǎn)品小型化、復(fù)合化、集成化要求，人們對(duì)這些產(chǎn)品加工效率十分關(guān)注。

（2）何謂多軸控制加工

通過控制機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)軸等軸系，巧妙地調(diào)節(jié)刀具（包括旋轉(zhuǎn)刀具非旋轉(zhuǎn)刀具）與工件位置與姿勢(shì)，就可以加工出各種各樣工件形狀。與普通機(jī)床一樣，超精密機(jī)床大多也由構(gòu)成直交坐標(biāo)系X、Y、Z三個(gè)直動(dòng)軸其周圍A、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，為了使刀具工件加工點(diǎn)附近可處于任意位置姿勢(shì)，就需要對(duì)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(dòng)，所以需要使用非旋轉(zhuǎn)刀具。而使用旋轉(zhuǎn)刀具時(shí)，無需對(duì)其旋轉(zhuǎn)軸位置進(jìn)行控制，因此采用5軸控制就足夠了。這種4軸以上控制稱為多軸控制。一般加工很少同時(shí)進(jìn)行5軸或6軸控制，但為了不進(jìn)行重新設(shè)定就一次完成對(duì)復(fù)雜形狀加工，或工件加工部位以外部分與刀具發(fā)生干涉時(shí)，多軸控制加工就必不可少。

（3）多軸控制超精密機(jī)床現(xiàn)狀

多軸控制超精密銑床或超精密加工心結(jié)構(gòu)可以根據(jù)將刀具工件沿進(jìn)給軸以納米精度進(jìn)行定位結(jié)構(gòu)來加以區(qū)分；也可以通過采用集成電機(jī)上絲杠來傳遞驅(qū)動(dòng)（絲杠又可分為滾珠絲杠靜壓絲杠），還采用直接驅(qū)動(dòng)方式直線電機(jī)來區(qū)分。為了實(shí)現(xiàn)低摩擦、高直線度地移動(dòng)工作臺(tái)，被驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)導(dǎo)向方式也可分為滾動(dòng)導(dǎo)軌靜壓（油、空氣）導(dǎo)軌。對(duì)于旋轉(zhuǎn)部分軸承也同樣如此。

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

為了超精密加工帶有自由曲面等三維復(fù)雜微細(xì)形狀，需要有作為旋轉(zhuǎn)刀具微小直徑金剛石球頭立銑刀，但這種刀具市場(chǎng)上并無銷售，所以數(shù)十年前，使用將微小直徑單晶金剛石刀頭切去片側(cè)，從旋轉(zhuǎn)軸心略微偏移（偏置）刀具（稱為近似球頭立銑刀）。但．如果通過多軸控制可以實(shí)現(xiàn)刀具傾斜加工以避免零速度切削，那么也就不需要采用偏置了�，F(xiàn)，已不需要使用近似球頭立銑刀，而使用常規(guī)球頭立銑刀通過多軸控制對(duì)帶有復(fù)雜曲面微小工件進(jìn)行超精密加工。曲面加工所需NC數(shù)據(jù)可利用三維CAD系統(tǒng)或?qū)δＰ瓦M(jìn)行掃描測(cè)量來獲得。

（4）對(duì)未來超精密加工要求

加工機(jī)床精度正從納米級(jí)向超納米級(jí)過渡。今后對(duì)超精密加工要求包括日益微型化刀具及其安裝換刀技術(shù)開發(fā)、便于操作微細(xì)加工用三維CAM與誤差補(bǔ)償技術(shù)，以及硬脆材料加工技術(shù)。

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)作為傳統(tǒng)熱加工替代技術(shù)發(fā)展起來，隨后又開發(fā)出了獨(dú)立激光加工技術(shù)。激光加工機(jī)床與加工技術(shù)就像車子兩個(gè)輪子�，F(xiàn)評(píng)述一下仍不斷獲得顯著進(jìn)步激光加工機(jī)床加工技術(shù)發(fā)展動(dòng)向及今后展望。

（1）激光振蕩器與加工技術(shù)變遷

激光誕生于1960年。隨后，60年代至70年代前半期，集出現(xiàn)了許多應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)激光發(fā)明。激光應(yīng)用技術(shù)探索幾乎與激光誕生同時(shí)開始。將激光應(yīng)用于加工初步研究主要于70年代研究機(jī)構(gòu)大學(xué)開展。以80年為分水嶺，出現(xiàn)了日本國(guó)產(chǎn)激光加工機(jī)，標(biāo)志著產(chǎn)業(yè)界激光時(shí)代已經(jīng)到來。

激光加工技術(shù)將光波長(zhǎng)由原來紅外光領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大至紫外光領(lǐng)域，并成功地將脈沖震蕩時(shí)間縮為極短，進(jìn)一步擴(kuò)大了新應(yīng)用可能性。激光加工因應(yīng)用可能性不斷擴(kuò)大與可持續(xù)發(fā)展性，很短時(shí)期內(nèi)便作為一種主要加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)界扎下了根。最近，以德國(guó)為心，開發(fā)出了新激光振蕩器，并于2003年前后投入市場(chǎng)。此前激光熱加工其發(fā)展過程伴隨著高功率化也有不少技術(shù)改進(jìn)，但隨著波長(zhǎng)脈沖縮短所引發(fā)新加工技術(shù)崛起，可以說激光加工技術(shù)現(xiàn)已進(jìn)入了第二代。

（2）第二代激光加工技術(shù)

傳統(tǒng)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。這些激光都實(shí)現(xiàn)高功率化，裝置性能也不斷提高。近10年來，二極管激光已實(shí)現(xiàn)了陣列化、存儲(chǔ)�；�高功率化，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。與此相比，第二代新型激光加工使用由YAG基波、鈦藍(lán)寶石等形成超短脈沖激光、由YAG高次諧波形成短波長(zhǎng)激光、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、開槽加工表面改性等）。加工對(duì)象材料也擴(kuò)大到各種金屬硅、聚合物、玻璃、陶瓷等非金屬材料，以及鋁、鈦、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，其應(yīng)用范圍還繼續(xù)擴(kuò)大。

（3）激光加工發(fā)展動(dòng)向

歐美，對(duì)材料加工進(jìn)行理論性研究、開發(fā)新加工概念以及各種基礎(chǔ)性探索方興未艾。飛秒級(jí)超短脈沖激光等應(yīng)用雖然蘊(yùn)藏著無限可能性，但從短期來看，快速實(shí)現(xiàn)高功率化仍然可望而不可及。可以預(yù)期，激光與材料表層相互作用將今后激光加工應(yīng)用重點(diǎn)。從這個(gè)意義上來講，將激光應(yīng)用于表面處理表面改性最值得期待領(lǐng)域之一。

另一方面，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用激光加工技術(shù)實(shí)用化研究也如火如荼地開展，其既有提高激光加工效率以獲得高生產(chǎn)效益研究、激光高精度控制技術(shù)開發(fā)、激光發(fā)生裝置高性能化、準(zhǔn)確控制激光光學(xué)技術(shù)，也有包括軟件機(jī)器人等硬件內(nèi)加工控制技術(shù)等，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�產(chǎn)手段共性基礎(chǔ)技術(shù)。

激光厚板加工技術(shù)也快速發(fā)展。應(yīng)用于機(jī)床等工業(yè)用激光技術(shù)開發(fā)也十分活躍。以德國(guó)為心，開發(fā)出了用于汽車工業(yè)“遠(yuǎn)距離激光”、“掃描射線”等新激光焊接方法。

（4）激光加工未來

加工技術(shù)日新月異發(fā)展，要開發(fā)新技術(shù)，就必須對(duì)各種加工現(xiàn)象、對(duì)加工性能有影響各種因素相互關(guān)系、加工現(xiàn)場(chǎng)激光與材料相互作用等有透徹了解，為此需要從多方面進(jìn)行跨學(xué)科探索。

因?yàn)榧す饧庸な侄喂饽�，因此需要進(jìn)行“光管理”，從光發(fā)生到傳送、聚光等，都必須正確掌握管理光特性。隨著模擬技術(shù)監(jiān)控技術(shù)進(jìn)一步智能化，有可能實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)。

出于經(jīng)濟(jì)性加工效率考慮，現(xiàn)有各種激光發(fā)生裝置將會(huì)用途上有所限定，一些低效率裝置將會(huì)被逐漸淘汰。雖然現(xiàn)流行各種激光加工技術(shù)五花八門，但加工用途上，應(yīng)該說波長(zhǎng)選擇時(shí)代即將來臨。不久將來，“飛秒加工”等目前尚處于萌芽性研究將逐步變?yōu)閷?shí)用化研究，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)發(fā)展需要“光發(fā)生技術(shù)”、“光控制技術(shù)”“光利用技術(shù)”強(qiáng)有力支持，激光加工這些技術(shù)相互作用拓展，并很大程度上與這些技術(shù)相互依存相互影響。激光技術(shù)潛可能性之廣闊將通過新激光不斷涌現(xiàn)而得以進(jìn)一步顯現(xiàn)。加工技術(shù)雖然樸實(shí)無華，但貴持續(xù)，新發(fā)展寓于其持續(xù)性上。蘊(yùn)藏著極大可能性激光加工技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。（文章來源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)）