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磨削技術發展概述
一(yi)般來講(jiang)，按砂(sha)輪(lun)線速度Vs的高低將磨削分為普(pu)通磨削(Vs<45m><150m><>
高速(su)高效磨(mo)(mo)削(xue)、超高速(su)磨(mo)(mo)削(xue)在歐洲、美國和日(ri)本等一些工業發(fa)達(da)國家發(fa)展很快，如德國的(de)Aachen大學、Bremm大學、美國的(de)Connecticut大學等，有的(de)在實驗室完(wan)成了Vs為(wei)(wei)250m/s、350m/s、400m/s的(de)實驗。據報道(dao)，德國Aachen大學正在進行(xing)目標為(wei)(wei)500m/s的(de)磨(mo)(mo)削(xue)實驗研(yan)究(jiu)。在實用磨(mo)(mo)削(xue)方面，日(ri)本已有Vs=200m/s的(de)磨(mo)(mo)床在工業中應用。
我國對高速(su)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)及磨(mo)(mo)具(ju)的(de)研(yan)究已有多年(nian)的(de)歷史(shi)，如湖南大(da)學在70年(nian)代末期(qi)便進(jin)行了(le)80m/s、120m/s的(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)工藝實(shi)(shi)驗；前(qian)幾(ji)年(nian)，某大(da)學也(ye)計劃開(kai)展250m/s的(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)研(yan)究(但至今尚(shang)(shang)未(wei)見到這方(fang)面的(de)報道)，所以說有些高速(su)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)技(ji)術還只是實(shi)(shi)驗而已，尚(shang)(shang)未(wei)走出實(shi)(shi)驗室，技(ji)術還遠沒(mei)有成(cheng)熟，特(te)別(bie)是超(chao)高速(su)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)的(de)研(yan)究還開(kai)展得很少(shao)。在實(shi)(shi)際應(ying)用中，砂輪(lun)線速(su)度Vs一(yi)般(ban)還是45～60m/s。
國內外都(dou)(dou)采用(yong)超(chao)(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)、精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)修(xiu)(xiu)整、微(wei)細磨(mo)(mo)料(liao)磨(mo)(mo)具進行(xing)亞(ya)微(wei)米級(ji)以下切深磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究，以獲(huo)得(de)亞(ya)微(wei)米級(ji)的(de)(de)(de)(de)尺寸精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)。微(wei)細磨(mo)(mo)料(liao)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)，用(yong)于超(chao)(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)鏡面(mian)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)樹脂結(jie)合劑砂(sha)輪的(de)(de)(de)(de)金剛(gang)石磨(mo)(mo)粒平均直徑可小至4μm。日本用(yong)激光在研(yan)磨(mo)(mo)過的(de)(de)(de)(de)人造單晶(jing)金剛(gang)石上(shang)切出大量等高(gao)(gao)性一致的(de)(de)(de)(de)微(wei)小切刃，對(dui)硬脆材(cai)料(liao)進行(xing)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工，效(xiao)果很好。超(chao)(chao)(chao)(chao)硬材(cai)料(liao)微(wei)粉砂(sha)輪超(chao)(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)主(zhu)要用(yong)于磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)難加(jia)工材(cai)料(liao)，精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)可達0.025μm。日本開(kai)發了電(dian)解在線修(xiu)(xiu)整(ELID)超(chao)(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)鏡面(mian)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)技(ji)術，使得(de)用(yong)超(chao)(chao)(chao)(chao)細微(wei)(或超(chao)(chao)(chao)(chao)微(wei)粉)超(chao)(chao)(chao)(chao)硬磨(mo)(mo)料(liao)制造砂(sha)輪成(cheng)為(wei)可能，可實現硬脆材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)、高(gao)(gao)效(xiao)率的(de)(de)(de)(de)超(chao)(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)。作(zuo)平面(mian)研(yan)磨(mo)(mo)運(yun)動的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)端面(mian)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)技(ji)術，其加(jia)工精(jing)(jing)(jing)(jing)度(du)、切除率都(dou)(dou)比研(yan)磨(mo)(mo)高(gao)(gao)得(de)多，且可獲(huo)得(de)很高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)平面(mian)度(du)。電(dian)泳磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)技(ji)術也是一種新的(de)(de)(de)(de)超(chao)(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)及納米磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)技(ji)術。
隨著(zhu)磨(mo)削(xue)技(ji)(ji)術的(de)發(fa)展，磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)在加工機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)中(zhong)(zhong)也(ye)占(zhan)(zhan)有(you)相當(dang)大的(de)比(bi)(bi)例。據1997年歐洲機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)展覽會(EMO)的(de)調查數據表(biao)明，25%的(de)企(qi)業認為磨(mo)削(xue)是他們應(ying)用的(de)最主要(yao)的(de)加工技(ji)(ji)術，車(che)削(xue)占(zhan)(zhan)23%，鉆(zhan)削(xue)占(zhan)(zhan)22%，其它占(zhan)(zhan)8%；而磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)在企(qi)業中(zhong)(zhong)占(zhan)(zhan)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)的(de)比(bi)(bi)例高達42%，車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)占(zhan)(zhan)23%，銑床(chuang)(chuang)(chuang)占(zhan)(zhan)22%，鉆(zhan)床(chuang)(chuang)(chuang)占(zhan)(zhan)14%。我(wo)國從1949～1998年，開(kai)發(fa)生產的(de)通用磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)有(you)1800多種(zhong)(zhong)，專(zhuan)用磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)有(you)幾百種(zhong)(zhong)，磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)的(de)擁有(you)量(liang)占(zhan)(zhan)金屬切(qie)削(xue)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)總擁有(you)量(liang)的(de)13%左(zuo)右。可見，磨(mo)削(xue)技(ji)(ji)術及(ji)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)在機(ji)(ji)械制造業中(zhong)(zhong)占(zhan)(zhan)有(you)極其重要(yao)的(de)地位。
為什么磨削技術會不斷地發展？主要原因如下：
加工精度高。由(you)于磨(mo)削(xue)具有(you)其它(ta)加(jia)工(gong)(gong)方法無法比擬(ni)的特點，如砂輪(lun)上(shang)參與切削(xue)的磨(mo)粒多，切削(xue)刃多且幾何(he)形狀不(bu)同；僅在較小的局(ju)部產生加(jia)工(gong)(gong)應力(li)；磨(mo)具對斷續(xu)切削(xue)、工(gong)(gong)件硬度(du)的變(bian)化不(bu)很敏感；砂輪(lun)可實現在線修銳等(deng)，因而(er)可使加(jia)工(gong)(gong)件獲得很高的加(jia)工(gong)(gong)精度(du)。
加工效率高。如緩進給(gei)深磨(mo)，一次磨(mo)削深度可(ke)達到0～25mm，如將砂(sha)輪修整成所需形狀，一次便可(ke)磨(mo)出所需的工件(jian)形狀。而當Vs進一步(bu)提高后，其加(jia)工效率則(ze)更高。
工程材料不斷發展。許多材(cai)(cai)料（如陶瓷材(cai)(cai)料、玻璃材(cai)(cai)料等）在工業中的應用不斷擴大，有些材(cai)(cai)料只能(neng)采用磨(mo)(mo)削(xue)加工，需要有新的磨(mo)(mo)削(xue)技術及磨(mo)(mo)削(xue)工藝與之相適(shi)應。
新的磨料(liao)磨具如人造(zao)金(jin)剛(gang)石砂輪(lun)、CBN砂輪(lun)的出(chu)現，擴(kuo)大了磨削加工的應用范圍(wei)。
相關技術的發展。如(ru)砂輪制(zhi)造(zao)技術(shu)、控制(zhi)技術(shu)、運動部件(jian)的驅(qu)動技術(shu)、支撐(cheng)技術(shu)等，促進了(le)磨削(xue)技術(shu)及磨削(xue)裝備的發展。
總之，磨(mo)(mo)(mo)削技(ji)(ji)(ji)術的快速發(fa)(fa)展，在機械加工(gong)中起(qi)著非常(chang)重要的作(zuo)用。目(mu)前，磨(mo)(mo)(mo)削技(ji)(ji)(ji)術的發(fa)(fa)展趨勢是，發(fa)(fa)展超硬磨(mo)(mo)(mo)料磨(mo)(mo)(mo)具，研究(jiu)精(jing)密(mi)及超精(jing)密(mi)磨(mo)(mo)(mo)削、高(gao)速高(gao)效磨(mo)(mo)(mo)削機理(li)并開發(fa)(fa)其新的磨(mo)(mo)(mo)削工(gong)藝技(ji)(ji)(ji)術，研制高(gao)精(jing)度、高(gao)剛性(xing)的自動化磨(mo)(mo)(mo)床。
2
磨削的關鍵技術研究
就(jiu)磨(mo)(mo)削(xue)而言(yan)，特別就(jiu)高(gao)速高(gao)效磨(mo)(mo)削(xue)、精(jing)密(mi)及超精(jing)密(mi)磨(mo)(mo)削(xue)而言(yan)，其涉(she)及的(de)內容(rong)廣泛，不(bu)僅包(bao)括磨(mo)(mo)削(xue)本身(shen)的(de)技(ji)術(shu)，也集(ji)中了其它(ta)相關(guan)的(de)技(ji)術(shu)。關(guan)鍵技(ji)術(shu)介紹如(ru)下：
2.1
磨削機理及磨削工藝(yi)的研究
通過(guo)(guo)對磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)機(ji)理(li)和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，揭示各種磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)(guo)程、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本質，找出其變化規律(lv)(lv)，例(li)如，磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)力、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)功率(lv)、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)熱及(ji)(ji)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)溫度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布、切屑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成過(guo)(guo)程、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)燒(shao)傷、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)表面完整性(xing)等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響因素和(he)條件(jian)；不同(tong)(tong)工(gong)件(jian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)（特(te)(te)別是難加(jia)工(gong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)特(te)(te)殊(shu)功能材(cai)(cai)料(liao)(liao)）和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)條件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)佳(jia)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)參(can)數；磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)，新(xin)型(xing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)性(xing)能等，只有(you)通過(guo)(guo)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)機(ji)理(li)和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，才能確定最(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)范圍，獲(huo)取最(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)參(can)數。對普通磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)而(er)言，在磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)機(ji)理(li)和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)工(gong)藝(yi)方面已開展(zhan)了(le)廣泛而(er)深入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。在精密及(ji)(ji)超(chao)精密磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)、高速高效(xiao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)機(ji)理(li)和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)工(gong)藝(yi)方面，針對不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)程材(cai)(cai)料(liao)(liao)（如陶瓷和(he)玻璃(li)）國內外開展(zhan)了(le)一些研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，但還很不全面，尚(shang)未形成完整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論體系，還需進行廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，找出其內在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規律(lv)(lv)。可見(jian)，需要進一步研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重點有(you)，①磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)(guo)程、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)現(xian)象(xiang)（如磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)力、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)溫度、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)燒(shao)傷及(ji)(ji)裂(lie)紋(wen)等）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)；②磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)工(gong)藝(yi)參(can)數優(you)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)；③不同(tong)(tong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)（常用材(cai)(cai)料(liao)(liao)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)機(ji)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)；④磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算機(ji)模擬與仿真的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。
2.2
高速、高精(jing)度主(zhu)軸單元制造技(ji)術(shu)
主軸(zhou)單元包括(kuo)主軸(zhou)動力源、主軸(zhou)、軸(zhou)承(cheng)和(he)機架(jia)幾個部分，它影響(xiang)著(zhu)加工系統的精度、穩(wen)(wen)定性及(ji)應用范圍，其動力學性能及(ji)穩(wen)(wen)定性對(dui)高速高效(xiao)磨(mo)削、精密超(chao)精密磨(mo)削起著(zhu)關鍵(jian)的作(zuo)用。
提高(gao)砂(sha)輪(lun)線(xian)速度(du)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)提高(gao)砂(sha)輪(lun)主(zhu)(zhu)軸(zhou)的(de)轉(zhuan)速，特別是(shi)(shi)在砂(sha)輪(lun)直徑受到(dao)限(xian)制的(de)場合（如內圓磨削）。因而(er)，適應(ying)(ying)于高(gao)精度(du)、高(gao)速及超(chao)高(gao)速磨床的(de)主(zhu)(zhu)軸(zhou)單元(yuan)是(shi)(shi)磨床的(de)關鍵部件(jian)。而(er)對于高(gao)速高(gao)精度(du)主(zhu)(zhu)軸(zhou)單元(yuan)系統(tong)，應(ying)(ying)該是(shi)(shi)剛性(xing)好，回轉(zhuan)精度(du)高(gao)，運轉(zhuan)時溫升小、穩定性(xing)好、可靠，功(gong)耗低、壽命長、同(tong)時，成本也應(ying)(ying)適中。要(yao)(yao)滿足這些要(yao)(yao)求，主(zhu)(zhu)軸(zhou)的(de)制造及動(dong)平衡，主(zhu)(zhu)軸(zhou)的(de)支撐（軸(zhou)承），主(zhu)(zhu)軸(zhou)系統(tong)的(de)潤(run)滑(hua)和冷卻(que)，系統(tong)的(de)剛性(xing)等(deng)是(shi)(shi)很重要(yao)(yao)的(de)。
國外主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)單元技術(shu)的(de)(de)發展很快，有些公(gong)司專門(men)提供各種功能(neng)的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)單元部件，這種主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)單元部件可以方便地配置(zhi)到加(jia)工中心、超高(gao)速切(qie)削機(ji)床上。近(jin)年來高(gao)速和(he)超高(gao)速磨(mo)床越(yue)來越(yue)多(duo)地用電(dian)(dian)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)作為其主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)單元部件，如(ru)美國福特公(gong)司和(he)英格索(suo)爾(Ingersoll)公(gong)司推出的(de)(de)加(jia)工中心，其主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)單元就是(shi)用的(de)(de)電(dian)(dian)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)，其功率(lv)為65kW，最(zui)高(gao)轉速達15,000r/min，電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)響應(ying)時間很短；在EMO'97上，電(dian)(dian)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)是(shi)機(ji)床制造技術(shu)中最(zui)熱門(men)的(de)(de)功能(neng)部件，參(can)展商(shang)達36家；美國Landis公(gong)司的(de)(de)超高(gao)速曲軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)、凸輪軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)磨(mo)床的(de)(de)砂(sha)輪主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)，也(ye)都用電(dian)(dian)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)。
目前，國內主(zhu)軸(zhou)單(dan)元的(de)(de)(de)速(su)度(du)大(da)約(yue)在10,000r/min以下，且(qie)其(qi)精度(du)、剛(gang)性(xing)及穩定(ding)性(xing)有(you)待于考(kao)驗和(he)提(ti)高(gao)(gao)(gao)。同時，缺乏高(gao)(gao)(gao)速(su)、高(gao)(gao)(gao)精度(du)、大(da)功率的(de)(de)(de)主(zhu)軸(zhou)單(dan)元（電主(zhu)軸(zhou)）。需(xu)要進(jin)一步研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)重點如(ru)下：①大(da)功率、高(gao)(gao)(gao)轉速(su)和(he)高(gao)(gao)(gao)精度(du)的(de)(de)(de)驅動系統的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究與開發；②高(gao)(gao)(gao)剛(gang)性(xing)、高(gao)(gao)(gao)精度(du)、高(gao)(gao)(gao)轉速(su)重負(fu)荷(he)的(de)(de)(de)軸(zhou)承或支承件的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究與開發；③高(gao)(gao)(gao)速(su)、高(gao)(gao)(gao)剛(gang)性(xing)、高(gao)(gao)(gao)精度(du)的(de)(de)(de)砂輪主(zhu)軸(zhou)和(he)工件頭架主(zhu)軸(zhou)的(de)(de)(de)制造技(ji)術。
2.3
精密、高(gao)速進給(gei)單元(yuan)制造技術(shu)
進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)單元(yuan)(yuan)包括伺服(fu)驅動(dong)部(bu)件、滾動(dong)單元(yuan)(yuan)、位置監測單元(yuan)(yuan)等。進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)單元(yuan)(yuan)是使砂輪保持正常工(gong)作的(de)(de)必要(yao)(yao)條件，也是評價高速(su)、高效及(ji)超高速(su)磨床(chuang)性(xing)能的(de)(de)重要(yao)(yao)指(zhi)標之(zhi)一(yi)。因此，要(yao)(yao)求進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)單元(yuan)(yuan)運轉靈活，分辨率高，定位精度(du)高，沒有爬行(xing)，有較(jiao)大(da)的(de)(de)移動(dong)范圍（既要(yao)(yao)適(shi)合空行(xing)程時(shi)的(de)(de)快進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)，又要(yao)(yao)適(shi)應(ying)加(jia)工(gong)時(shi)的(de)(de)小進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)或者(zhe)微進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)），既要(yao)(yao)有較(jiao)大(da)的(de)(de)加(jia)速(su)度(du)，又要(yao)(yao)有足夠(gou)大(da)的(de)(de)推力，剛(gang)性(xing)高，動(dong)態響應(ying)快，定位精度(du)好。
數(shu)(shu)控機(ji)(ji)(ji)(ji)床普(pu)遍采(cai)用旋轉(zhuan)電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)(交(jiao)直(zhi)(zhi)(zhi)流伺服電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji))與滾(gun)動(dong)絲杠組合的(de)(de)(de)(de)軸(zhou)向進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)方案(an)。但隨著高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)高(gao)(gao)精(jing)(jing)度(du)加工的(de)(de)(de)(de)發(fa)展，國(guo)內外都普(pu)遍采(cai)用了(le)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)伺服電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)直(zhi)(zhi)(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)技術，高(gao)(gao)動(dong)態性能的(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)結合數(shu)(shu)字控制技術，可達(da)到較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)調整質量，也可滿足(zu)上(shang)述(shu)要求(qiu)，如德國(guo)西門子公(gong)(gong)司(si)就(jiu)在(zai)CIMT'97作了(le)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)120m/min高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)的(de)(de)(de)(de)表演，而該公(gong)(gong)司(si)的(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)最(zui)大(da)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)速(su)(su)(su)(su)度(du)可達(da)200m/min，其最(zui)大(da)推力可達(da)6600N，最(zui)大(da)位移距(ju)離(li)為504mm。又如日(ri)本三井精(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)公(gong)(gong)司(si)生產的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)工具磨(mo)床，主(zhu)軸(zhou)上(shang)下移動(dong)（行程25mm）采(cai)用直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)后，可達(da)400次/min，是(shi)原(yuan)來的(de)(de)(de)(de)2倍(bei)，加工效率(lv)提高(gao)(gao)3～4倍(bei)。我國(guo)國(guo)產數(shu)(shu)控進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)系(xi)(xi)統（特別是(shi)高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)、高(gao)(gao)精(jing)(jing)度(du)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)系(xi)(xi)統）與國(guo)外相(xiang)比還有很大(da)的(de)(de)(de)(de)差距(ju)，其快速(su)(su)(su)(su)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)(su)度(du)一般為24m/min。可見，為了(le)適應精(jing)(jing)密、高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)及超(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)磨(mo)床的(de)(de)(de)(de)發(fa)展，在(zai)以(yi)下幾個方面應重點研(yan)究(jiu)：①高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)精(jing)(jing)密交(jiao)流伺服系(xi)(xi)統及電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；②直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)伺服電(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)與應用的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；③高(gao)(gao)速(su)(su)(su)(su)精(jing)(jing)密滾(gun)珠絲杠副及大(da)導(dao)程滾(gun)珠絲杠副的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；④高(gao)(gao)精(jing)(jing)度(du)導(dao)軌、新型導(dao)軌摩(mo)(mo)擦(ca)副的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；⑤能適應超(chao)(chao)(chao)精(jing)(jing)密磨(mo)削的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)靈敏(min)度(du)、超(chao)(chao)(chao)微進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)機(ji)(ji)(ji)(ji)構和超(chao)(chao)(chao)低(di)摩(mo)(mo)擦(ca)系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)導(dao)軌副的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。
2.4
砂輪制造及其新技術
隨著工程材料的(de)發(fa)展(zhan)及其應用(yong)，CBN砂(sha)輪(lun)和(he)人造金剛石砂(sha)輪(lun)的(de)應用(yong)越來越廣泛(fan)，而砂(sha)輪(lun)的(de)許用(yong)線速度也要求較高，一般在(zai)80m/s以上(shang)。單(dan)層電(dian)鍍CBN砂(sha)輪(lun)的(de)線速度可(ke)達250m/s，發(fa)展(zhan)超高速磨削也需要150m/s以上(shang)的(de)砂(sha)輪(lun)，但國內80～120m/s的(de)CBN砂(sha)輪(lun)仍在(zai)研制之中。
此外，砂(sha)輪(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)，其(qi)截面形狀的(de)(de)(de)(de)優化、粘(zhan)結(jie)劑的(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)強度及其(qi)適用性、砂(sha)輪(lun)(lun)基體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)材料(liao)、砂(sha)輪(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)制造技(ji)術(shu)(shu)(shu)（特別是對(dui)微(wei)細磨(mo)料(liao)磨(mo)具(ju)的(de)(de)(de)(de)制造技(ji)術(shu)(shu)(shu)）等都是非(fei)常(chang)重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)，仍需(xu)對(dui)一(yi)些關鍵技(ji)術(shu)(shu)(shu)進(jin)行攻關：①砂(sha)輪(lun)(lun)基體(ti)(ti)材料(liao)及制造技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)開發、設計(ji)及其(qi)優化；②砂(sha)輪(lun)(lun)新(xin)型粘(zhan)結(jie)劑（特別是適用于(yu)制造微(wei)細磨(mo)料(liao)磨(mo)具(ju)的(de)(de)(de)(de)粘(zhan)結(jie)劑）的(de)(de)(de)(de)研究；③新(xin)型磨(mo)料(liao)的(de)(de)(de)(de)制備工藝(yi)，如可使磨(mo)料(liao)容(rong)易(yi)產生(sheng)新(xin)的(de)(de)(de)(de)切削刃；④新(xin)型砂(sha)輪(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)制造工藝(yi)，既要(yao)(yao)使砂(sha)輪(lun)(lun)具(ju)有足夠的(de)(de)(de)(de)容(rong)屑空間，也(ye)要(yao)(yao)有更好的(de)(de)(de)(de)凸出性；⑤適合(he)于(yu)超(chao)精密磨(mo)削的(de)(de)(de)(de)超(chao)微(wei)粉砂(sha)輪(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)制備技(ji)術(shu)(shu)(shu)。
2.5
機床支承技術及輔(fu)助單元(yuan)技術
機(ji)(ji)床支承(cheng)技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)主要是(shi)指機(ji)(ji)床的(de)支承(cheng)構件的(de)設(she)計及(ji)制造(zao)技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。輔助單元技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)包括(kuo)快速工件裝夾技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，高效冷卻潤(run)滑液過濾(lv)系(xi)統、機(ji)(ji)床安全(quan)裝置、切(qie)屑(xie)處理及(ji)工件清潔技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、主軸及(ji)砂輪的(de)動平衡技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)等。
磨(mo)床(chuang)支(zhi)承構件(jian)(jian)是砂輪架、頭架、尾架、工作臺等部件(jian)(jian)的(de)支(zhi)撐基(ji)礎件(jian)(jian)。要求(qiu)它有良好(hao)的(de)靜(jing)剛度(du)、動剛度(du)及熱剛度(du)。對(dui)于一些(xie)精密、超高速(su)磨(mo)床(chuang)，國內外都有采用(yong)聚合物混凝土(tu)（人造花崗巖）來(lai)制造床(chuang)身和立柱的(de)，也有的(de)立柱和底座(zuo)采用(yong)鑄鐵(tie)整體鑄造而成(cheng)，還(huan)有采用(yong)鋼板焊接(jie)件(jian)(jian)，并將阻尼材料填充(chong)其(qi)內腔以提高其(qi)抗震性，這些(xie)都收到了很好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。
應在(zai)以下幾個方面（特(te)別是下一代(dai)磨(mo)床的(de)(de)(de)設(she)計(ji)）加強研(yan)究(jiu)：①新型材料(liao)及結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)支承構(gou)(gou)件的(de)(de)(de)優化設(she)計(ji)及制造技術(shu)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；②砂輪動平衡技術(shu)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；③磨(mo)削(xue)液過濾系統的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；④安全防護裝置的(de)(de)(de)設(she)計(ji)制造技術(shu)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)；⑤精密自動跟刀架及支承件的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。
2.6
砂輪在線修整技術
在(zai)磨削過程(cheng)中，砂輪(lun)由于(yu)磨鈍和磨損，需(xu)要進(jin)行及時修整，特別是對(dui)超細磨料砂輪(lun)而言，更需(xu)頻繁修整。普通(tong)砂輪(lun)修整比較容易(yi)；但人造金剛石砂輪(lun)和CBN砂輪(lun)的修整（特別是在(zai)線修整）卻是個(ge)難題。
超硬磨料砂(sha)(sha)輪(lun)的(de)(de)修(xiu)(xiu)圓及(ji)磨料開(kai)刃是兩個(ge)很重要(yao)(yao)的(de)(de)問(wen)題(ti)(ti)。目前(qian)，國(guo)內一些學者正在研究激光(guang)修(xiu)(xiu)整砂(sha)(sha)輪(lun)和電(dian)解修(xiu)(xiu)整砂(sha)(sha)輪(lun)，以期解決高效實(shi)用的(de)(de)修(xiu)(xiu)整問(wen)題(ti)(ti)。重要(yao)(yao)的(de)(de)關鍵問(wen)題(ti)(ti)有二：①新的(de)(de)、高效實(shi)用的(de)(de)砂(sha)(sha)輪(lun)修(xiu)(xiu)整技術(shu)及(ji)其裝(zhuang)置；②砂(sha)(sha)輪(lun)在線(xian)修(xiu)(xiu)整技術(shu)。
2.7
環境友好的相關(guan)磨削技(ji)術
磨(mo)削過程中，冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)液(ye)(ye)的(de)作用(yong)主要(yao)是(shi)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)和(he)潤(run)滑、將磨(mo)削熱從工(gong)件表面帶走、沖(chong)刷掉磨(mo)削時(shi)留在工(gong)件和(he)砂輪表面上的(de)切屑。但是(shi)，鑒于(yu)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)液(ye)(ye)對環境污(wu)染的(de)負(fu)面影響，磨(mo)削時(shi)應(ying)盡(jin)可能少用(yong)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)液(ye)(ye)或不用(yong)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)液(ye)(ye)，因此，應(ying)開展對下(xia)列關(guan)鍵(jian)技術的(de)研究(jiu)：①對環境不產生污(wu)染的(de)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)劑(ji)；②新的(de)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方法及冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)裝置。
2.8
磨削過程的檢測控制技術(shu)
磨削過(guo)程的(de)檢(jian)(jian)測與控(kong)(kong)(kong)制，主要是通過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)、分(fen)析及信號處(chu)理，對磨削過(guo)程進行(xing)(xing)(xing)實(shi)時監控(kong)(kong)(kong)，例如對砂輪的(de)磨損及破(po)損情況進行(xing)(xing)(xing)監測和控(kong)(kong)(kong)制，對工件(jian)的(de)尺寸、形狀與位置精度(du)和加工表面質量進行(xing)(xing)(xing)監控(kong)(kong)(kong)。這需要研究新(xin)的(de)實(shi)用的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)、檢(jian)(jian)測與監控(kong)(kong)(kong)方法。
有些(xie)學者提出，將新型非接(jie)觸式傳感器（聲發射傳感器）安裝在砂輪的基體上，通過信號接(jie)收(shou)(shou)器接(jie)收(shou)(shou)信號并(bing)對其進行分析處(chu)理，以控制(zhi)砂輪所受的力，從(cong)而(er)監(jian)控砂輪的磨(mo)損狀(zhuang)況。但尚(shang)未見(jian)到更詳細的實(shi)驗報道。
國(guo)內也開發了(le)一些(xie)非接觸式測(ce)(ce)量傳感器及(ji)(ji)磨削過程的(de)在線監測(ce)(ce)、監控(kong)(kong)(kong)技(ji)(ji)術(shu)等，但與國(guo)外差距很大。國(guo)內應(ying)(ying)以實用化(hua)為(wei)目標(biao)，進行(xing)相關(guan)測(ce)(ce)試技(ji)(ji)術(shu)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)精(jing)度(du)高(gao)、可靠性好、實用性強(qiang)的(de)測(ce)(ce)試技(ji)(ji)術(shu)與設備。同時，加(jia)強(qiang)對(dui)砂輪磨損及(ji)(ji)破(po)損、砂輪修整(zheng)狀態，工件的(de)加(jia)工精(jing)度(du)、加(jia)工表(biao)面質(zhi)量等在線監控(kong)(kong)(kong)技(ji)(ji)術(shu)進行(xing)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，開展自適應(ying)(ying)控(kong)(kong)(kong)制及(ji)(ji)智能控(kong)(kong)(kong)制的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。
其關鍵技術有：①砂輪(lun)的磨損及破損的監控技術；②工件的尺寸精(jing)度(du)、形(xing)狀精(jing)度(du)、位置精(jing)度(du)和(he)加(jia)工表面質量的在(zai)線(xian)監控技術；③精(jing)度(du)高、可靠性(xing)好、實用(yong)性(xing)強的測試技術與(yu)儀器。
2.9
磨削過程的仿真與虛擬
隨著(zhu)計算(suan)(suan)機技術(shu)及(ji)模(mo)擬技術(shu)的(de)(de)發展(zhan)，利用計算(suan)(suan)機進行(xing)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)基本參(can)數及(ji)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)工(gong)藝的(de)(de)仿(fang)真(zhen)是一個重要的(de)(de)研究課題。利用計算(suan)(suan)機仿(fang)真(zhen)，可以模(mo)擬磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)過(guo)程，并能(neng)分析和(he)預(yu)測不(bu)同條件(jian)下磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)效果和(he)磨(mo)(mo)床的(de)(de)性能(neng)，但(dan)仿(fang)真(zhen)必須建立(li)在有(you)充(chong)分實驗數據(ju)的(de)(de)基礎之上。目前能(neng)使用砂輪(lun)地(di)貌模(mo)型對(dui)砂輪(lun)進行(xing)仿(fang)真(zhen)，能(neng)對(dui)磨(mo)(mo)屑形(xing)成過(guo)程、能(neng)量轉換、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力變化、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)區溫度、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)精度和(he)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)表面質量進行(xing)仿(fang)真(zhen)，還(huan)開發了分析和(he)仿(fang)真(zhen)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)過(guo)程的(de)(de)軟件(jian)工(gong)具。
虛擬磨(mo)(mo)床是虛擬制(zhi)造技術中的一個(ge)新的研究領域，可以建(jian)立一個(ge)逼真的虛擬磨(mo)(mo)削(xue)環境。
總之，我們的(de)(de)研(yan)究(jiu)一方面要(yao)(yao)跟蹤國際(ji)科學研(yan)究(jiu)的(de)(de)前沿，更要(yao)(yao)有創新，要(yao)(yao)符合自己的(de)(de)國情，所研(yan)究(jiu)的(de)(de)成(cheng)果(guo)要(yao)(yao)能夠應用于(yu)生產，以推動我國機械工業(ye)的(de)(de)進步。