微磨削加工技术

机械工程

精密和超精密磨削

磨削加工是主要的精密加工和超精密加工方法，一般分为普通磨削、精密磨削、超精密磨削加工。精密加工是指加工精度为1~0.1微米、表面粗糙度值为Ra0.2~0.025微米的加工技术；超精密加工是指加工精度高于0.1微米，表面粗糙度值小于Ra0.025微米的加工技术。目前超精密加工已进入纳米级，并称为纳米加工及相应的纳米技术。精密磨削是目前对钢铁等黑色金属和半导体等脆硬材料进行精密加工的主要方法之一，在现代化的机械和电子设备制造技术中占有十分重要的地位。

一、精密与超精密磨削的机理

精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给(10～15 mm/min)，获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨，由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。超精密磨削采用较小修整导程和吃刀量修整砂轮，靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削。

第一、超微量切除.应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。一颗磨粒变成多颗磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度.

第二、微刃的等高切削作用.微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多，等高性好，从而加工表面的残留高度极小。

第三、单颗粒磨削加工过程。磨粒是一颗具有弹性支承和大负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合.超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强;如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切入工件，则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。

第四、连续磨削加工过程.工件连续转动，砂轮持续切入，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切入量(磨削深度)和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量.此后，磨削切入量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态.最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态。

二、磨削技术特点

第一、精密和超精密磨床是超精密磨削的关键精密和超精密磨削是在精密和超精密磨床上进行，其加工精度主要决定于机床。由于超精密磨削的精度要求越来越高，已经进入0.01微米甚至纳米级。

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