迎來納米時代的磨削、研磨加工

隨著IT關聯(lián)產(chǎn)品、汽車、家電等工業(yè)制品的不斷發(fā)展，高性能磨削、研磨加工的重要性日益增大。對于生產(chǎn)技術人員來說，高精度化、高效率化和自動化是永遠的主題。磨削、研磨技術的研究開發(fā)成果推動著工業(yè)產(chǎn)品的更新，正腳踏實地向前發(fā)展。

（1）磨削、研磨技術的重要性日益增大

如今幾乎已普及到所有家庭的個人電腦（PC）所配備的硬磁盤（HDD）過去是在超精密機床上用單晶金剛石刀具切削加工。近年來，磁盤面記錄密度的年增長率達到100％，實現(xiàn)了每1平方英寸達1G的記錄密度。這一技術是在經(jīng)磨削加工后的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現(xiàn)的。而高性能加工技術的進步，也使得基盤材料從鋁合金更換為剛性比更高的硅酸鋁玻璃、晶化玻璃等，因此，磨削、研磨加工的重要性也更大了。

（2）高精度化

直線電機剛開始開發(fā)時，因其能實現(xiàn)高速加工而備受矚目。但近年來，使用直線電機的目的已逐漸轉向高精度化。也就是說，在直線電機的諸多優(yōu)良特性中，很高的定位精度和圓弧插補精度尤其令人刮目相看。其原因是非接觸式的驅動系統(tǒng)沒有傳統(tǒng)伺服電機旋轉減速用的齒輪副、滾珠絲杠、耦合件等各種機械因素引起的誤差，以及直線電機必然采用閉路控制。

今后，高精度化加工技術的發(fā)展將日益加速。在精密加工中，非常重要的加工之一是高精密平面的加工。尤其是在精密測量儀器、光學儀器、硅片等超精密加工領域，要求加工出無限平滑的表面。為此，機床制造商開發(fā)出了超精密平面磨床，在采用獨立的可變靜壓滑板技術實現(xiàn)高剛性加工的同時，又實現(xiàn)了即使存在偏載荷，油膜厚度也不會發(fā)生變化（工作臺不發(fā)生傾斜），磨削平面度達到lμm/m2。此外，加工表面通過拋光可以實現(xiàn)0.03μm/m2的平面度。為了實現(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動電機和軸承、導向面等的加工發(fā)熱。此外，為了不使加工中的工件發(fā)生熱變形，還需要控制在加工點產(chǎn)生的熱量和來自工件表面的汽化熱。為此，該超精密平面磨床配置了既恒溫又恒濕的隔離罩，作為完整的系統(tǒng)加以商品化。

（3）高效率化

加大砂輪進給量、降低工件進給速度的間歇進給磨削技術與使用電沉積磨輪的高圓周速度磨削技術相結合而形成的HEDG（High Efficient Deep-Cut Grinding）磨削技術在歐洲已經(jīng)實用化了，但在日本還幾乎無人采用。另一方面，減小砂輪進給量、提高工件進給速度的快走刀磨削（高速往復式磨削）在金屬模具加工等行業(yè)正逐漸成為成型磨削的主流。這種磨削加工方法通過曲柄、液壓伺服裝置或直線電機增加單位時間的工作臺往返次數(shù)（對行程較短的工件也可以采用砂輪連續(xù)進給），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。該方法的缺點是工作臺反轉時的高加/減速運動容易引起振動，需要設法加以抑制。為此，可以采用減輕工作臺重量、加重底盤、進行加/減速控制以及進行平衡等方法。快走刀磨床已被許多平面磨床生產(chǎn)廠家看好，認為可以進行商品化開發(fā)，今后將成為金屬成型磨床的主流。

（4）小型化和環(huán)保（節(jié)能）化

在以前的JIMTOF（日本國際機床展覽會）上，各廠家展出的小型機床很受矚目，主要原因在于：為了適應多品種、小批量生產(chǎn)，需要靈活改組生產(chǎn)線，因此迫切需要統(tǒng)一機床的寬度。而且機床小型化可以帶來許多預期的利好，如縮短生產(chǎn)線長度、減少占用空間、容易變更生產(chǎn)線、提高工廠內部的信息傳遞等。

某家公司推出了“節(jié)省能源和空間”的概念機種。該磨床占地面積不到普通磨床的40％，尤其是寬度尺寸縮小至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)部分集中到機器的前后，提高了維修便利性。此外，該公司將磨削液供給量削減了50％（加工有的工件甚至可削減99％），減小了對環(huán)境的影響。

為了實現(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。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，軸驅動系統(tǒng)采用了不需要齒輪箱的直線電機驅動，而且通過程序更換按鈕，一次操作即可自動調整中心距。

（5）復合化

某廠家采用立軸磨削技術和車床技術，開發(fā)出了融磨削與切削于一體的小型復合磨床，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、內表面的磨削精加工。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。人們期待該復合磨床能盡快投入商業(yè)化生產(chǎn)。其他各種復合機床（如激光加工與磨削加工的復合）也在開發(fā)之中。