精密大水磨平面磨床磨削技术的历史与发展

精密大水磨平面磨床磨削技术的历史与发展！

精密大水磨平面磨床磨削加工是利用磨料去除材料的加工方法，也是人类最早使用的精密大水磨平面磨床生产技艺方法。

18 世纪中期世界上第一台精密大水磨平面磨床问世，由石英石、石榴石等天然磨料敲凿成为磨具，用天然磨料和粘土烧结成砂轮，随后又研制出精密大水磨平面磨床。

20 世纪40 年代末，人造金刚石出现；1957 年立方氮化硼研制成功；随着磨削技术的发展，特别是超硬磨料人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮的应用，磨削加工应用范围日益增大，磨削加工精度及加工效率也不断提高。

精密大水磨平面磨床磨削技术得到快速发展，磨床在加工机床中也占有相当大比例。据1997 年欧洲机床展览会(EMO)调查数据表明，25% 企业认为磨削是他们应用最主要加工技术，车削只占23% ，钻削占22% ，其它占8% ；而磨床在企业中占机床比例高达42% ，车床占23% ，铣床占22% ，钻床占14% 。

我国从1949～2007 年，开发生产通用磨床有1800 多种，专用磨床有几百种，磨床拥有量占金属切削机床总拥有量15% 左右。可见，磨削技术及精密大水磨平面磨床在机械制造业中占有极其重要位置。

近年来，国外对精密和超精密大水磨平面磨床磨削技术的开发研究获得了不少成果，主要体现在ELID镜面磨削新工艺的研究和加工硅片以及非球面零件的应用上。

日本国家理化学研究所的大森整教授于1987年研制成功了在线修整砂轮的ELID镜面磨削新工艺。

精密大水磨平面磨床ELID镜面磨削技术是利用在线电解修整作用连续修整砂轮来获得恒定的出刃高度和良好的容屑空间，同时，在砂轮表面逐渐形成一层钝化膜，当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被工件表面磨屑刮擦去除，电解过程继续进行，对砂轮表面进行修整,加工表面粗糙度Ｒａ达到0.02～0.01µｍ，表面光泽如镜。

美国在应用精密大水磨平面磨床ELID磨削技术加工电子计算机半导体微处理器方面已取得突破性进展,在国防、航空航天及核工业等领域的应用研究也在进行，PeiZJ等人对自旋转磨削法精密磨削硅片的加工过程以及加工参数、砂轮粒度、冷却液供给等加工条件对磨削力、硅片面型精度、表面磨削纹路、表面粗糙度的影响进行了系统的试验研究。

德国是最早研究精密大水磨平面磨床ELID磨削技术的几个国家之一。在1991年就有德国的机床厂家进行了系列ELID专用机床的设计。此外，英、法等国对精密大水磨平面磨床ELID磨削技术也进行了深入的研究。

我国对精密大水磨平面磨床精密磨削的研究尚处于初级阶段，主要集中在高校。哈尔滨工业大学以袁哲俊教授为首的ELID课题组研制成功了ELID磨削专用的脉冲电源、磨削液和砂轮,在国产机床上开发出平面、外圆和内圆ELID磨削装置，实现了多种难加工材料的精密镜面磨削。目前正积极推广普及该技术，实现其产品化。东华大学机械学院的研究者利用固结磨粒低频振动(频率ｆ为0.5～20Ｈｚ、振幅为0.5～3ｍｍ)压力进给的精整加工，研究了适宜的经济加工条件及有关参数，并验证了经过磨削加工后的陶瓷工件，再经过超精加工可以进一步降低其表面粗糙度，可降低2～4个等级。清华大学在集成电路超精密加工设备、磁盘加工及超精密砂带磨削和研抛、精密大水磨平面磨床金刚石微粉砂轮超精密磨削等方面进行了深入研究，并有相应产品问世。