馬博磊　李興華　郭孝祖

　　摘　要：在現(xiàn)代生產(chǎn)活動中，人們對部件結(jié)構(gòu)的精密度要求越來越高。因此，器件的精密與超精密加工成為了熱門的研究課題。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，精密控制已經(jīng)成為了現(xiàn)實。而磨削砂輪的選擇則成為了限制精密與超精密加工發(fā)展的Z大因素。在本文中，我們通過介紹精密與超精密加工的定義，分析了精密磨削加工的工作機理，并以此為基礎(chǔ)，研究了精密加工磨削砂輪選擇的方法。這些研究對精密和超精密磨削加工的發(fā)展應(yīng)用有很重要的意義，有很好的現(xiàn)實價值。

　　關(guān)鍵詞：精密加工；磨削機理；磨削砂輪

　　引言

　　隨著時代的發(fā)展，越來越多的工作儀器向超小型化和高精密度的方向發(fā)展。要實現(xiàn)這些儀器的制造，首先需要生產(chǎn)極高精密度的工作部件。因此，精密與超精密的部件加工越來越受到人們的重視。

　　在機械加工中，磨削加工是比較常用的一種加工方式。由于現(xiàn)階段的磨削加工主要有機床完成，距離精密還有一定的距離。因此，展開精密與超精密磨削加工的相關(guān)研究有很大的必要性。

　　本文擬通過分析精密與超精密磨削加工的特點和機理，研究探討磨削砂輪的選擇準(zhǔn)則和方法。

　　一、精密與超精密分析

　　上世紀(jì)六十年代，隨著核能、大規(guī)模集成電路等大量新興技術(shù)的發(fā)展，人們迫切需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)極高精密度部件加工的加工技術(shù)。精密與超精密加工由此產(chǎn)生。

　　精密與超精密加工技術(shù)誕生之后，很快在計算機、航空航天等諸多領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。隨著多年的發(fā)展，精密與超精密加工技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。目前，該加工技術(shù)的加工精密度已經(jīng)達(dá)到了納米級別，并在朝著更高的精密度級別發(fā)展。

　　由于精密與超精密加工在加工精密度上有比較高的要求，所以相比其它加工技術(shù)，其在控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等多個方面都有很大的變化。特別是計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了微誤差精密加工的要求，也極大推動了該類智能控制系統(tǒng)在其它加工領(lǐng)域的應(yīng)用，對于信息化時代的發(fā)展推動也有很重要的意義。

　　二、精密磨削機理分析

　　磨削加工是現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的一種切削加工方法。由于現(xiàn)代儀器對于高精密度部件的要求越來越迫切，所以精密與超精密磨削的研究也越來越熱門。而精密與超精密磨削的機理則主要分為微加工與連續(xù)加工兩方面。

　　2.1 器件結(jié)構(gòu)的微加工

　　微加工是精密與超精密磨削加工的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代生產(chǎn)活動中，人們一般會先選擇一個毛坯部件，再利用切削等技術(shù)手段，對其外部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改變。精密與超精密磨削為了實現(xiàn)高精準(zhǔn)度的加工要求，磨削厚度等甚至可能會小于器件晶粒的大小。這就要求磨具要有比較大的切削力。

　　同時，在磨削工作的過程中，磨具基本都處于高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。劇烈運動下與加工器件產(chǎn)生摩擦，會導(dǎo)致局部加工區(qū)域的溫度急劇上升。如果選擇的磨具不當(dāng)，很容易在高溫下發(fā)生形變，進(jìn)而影響到加工精密度。

　　從上述兩點分析，我們可以判斷要實現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)的微加工，所選擇的磨具必須同時具有高硬度和耐高溫兩個特性。按照現(xiàn)有的模具材料篩選，我們認(rèn)為精密與超精密磨削加工的磨具材料應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇金剛石、立方氮化硼等材料。

　　2.2 連續(xù)性的精密磨削加工

　　連續(xù)加工是精密與超精密加工的另一個顯著特點。為了實現(xiàn)對加工器件精密度的控制，精密磨削加工一般采用了“逐步逼近”的加工方法，即利用磨具等主次對器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行微加工。為了保證工作的準(zhǔn)確性，在逐步加工的過程中，一般不能中斷。這就要求精密磨削加工有比較高的連續(xù)性。

　　另外，在連續(xù)磨削加工的過程中，加工器件等在磨具的作用力下，會發(fā)生微小的彈性形變。在系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定之后，磨削的切入量才會與加工器件的尺寸減少量保存一致。在普通情況下，這種現(xiàn)象會被計算到正常誤差范圍內(nèi)。但是在精密與超精密加工中，這種誤差會極大地影響精密度。因此，在連續(xù)磨削加工的時候，需要預(yù)先將這一部分誤差量考慮進(jìn)去，并在加工的時候控制刀具合理處理這一部分工作量。所以，精密與超精密磨削加工對于刀具的把控性要求比較高。

　　三、磨削砂輪的選擇分析

　　在上文中我們分析到，精密與超精密加工所用磨具需要同時具有高硬度和耐高溫的特性。而在磨削加工連續(xù)工作狀態(tài)中，又需要比較高的刀具把控度。所以，磨削加工的砂輪在選擇準(zhǔn)則和方法上有一定的注意事項。

　　3.1 磨削砂輪選擇準(zhǔn)則

　　首先需要注意的是磨削砂輪的硬度選擇。模具需要高硬度是相對于加工器件而言，如果硬度比較低，無法滿足未加工切削的需求；如果硬度過高，會因為砂輪與加工器件的硬摩擦而留下擦傷等。所以，磨削砂輪的硬度選擇準(zhǔn)則是以加工器件的硬度為參考物?？紤]到需要精密加工的器件硬度一般都比較低，所以我們建議選擇中硬度的磨削砂輪。

　　為了滿足刀具高把控性的要求，磨削砂輪的粒度也是選擇的一項準(zhǔn)則。特別是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對磨削加工開始時彈性形變產(chǎn)生誤差的補償，磨削砂