微磨削加工技術主要分為精密和超精密磨削技術。

精密與超精密磨削的機理

精密磨削一般使用金剛石和立方氮化硼等高硬度磨料砂輪，主要靠對砂輪的精細修整，使用金剛石修整刀具以極小而又均勻的微進給(10-15 mm/min)，獲得眾多的等高微刃，加工表面磨削痕跡微細，最后采用無火花光磨，由于微切削、滑移和摩擦等綜合作用，達到低表面粗糙度值和高精度要求。超精密磨削采用較小修整導程和吃刀量修整砂輪，靠超微細磨粒等高微刃磨削作用進行磨削。精密與超精密磨削的機理與普通磨削有一些不同之處。

1)超微量切除。應用較小的修整導程和修整深度精細修整砂輪，使磨粒細微破碎而產(chǎn)生微刃。一顆磨粒變成多顆磨粒，相當于砂輪粒度變細，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。

2)微刃的等高切削作用。微刃是砂輪精細修整而成，分布在砂輪表層同一深度上的微刃數(shù)量多，等高性好，從而加工表面的殘留高度極小。

3)單顆粒磨削加工過程。磨粒是一顆具有彈性支承和大負前角切削刃的彈性體，單顆磨粒磨削時在與工件接觸過程中，開始是彈性區(qū)，繼而是塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)，最后是彈性區(qū)，這與切屑形成形狀相符合。超精密磨削時有微切削作用、塑性流動和彈性破壞作用，同時還有滑擦作用。當?shù)度袖h利，有一定磨削深度時，微切削作用較強；如果刀刃不夠鋒利，或磨削深度太淺，磨粒切削刃不能切人工件，則產(chǎn)生塑性流動、彈性破壞以及滑擦。

4)連續(xù)磨削加工過程。工件連續(xù)轉(zhuǎn)動，砂輪持續(xù)切人，開始磨削系統(tǒng)整個部分都產(chǎn)生彈性變形，磨削切人量(磨削深度)和實際工件尺寸的減少量之間產(chǎn)生差值即彈性讓刀量。此后，磨削切人量逐漸變得與實際工件尺寸減少量相等，磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。最后，磨削切入量到達給定值，但磨削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復為無切深磨削狀態(tài)引。

精密與超精密磨削技術的發(fā)展

近年來，國外對精密和超精密磨削技術的開發(fā)研究獲得了不少成果，主要體現(xiàn)在ELID (Electro—lytic In process Dressing)鏡面磨削新工藝的研究和加工硅片以及非球面零件的應用上。直徑300 mm硅片的集成制造系統(tǒng)采用單晶金剛石砂輪使延性磨削和光整加工可以在同一個裝置上進行，使硅片平面粗糙度達到R<1nm。

日本國家理化學研究所的大森整教授于1987年研制成功了在線修整砂輪的ELID鏡面磨削新工藝。ELID鏡面磨削技術是利用在線電解修整作用連續(xù)修整砂輪來獲得恒定的出刃高度和良好的容屑空間，同時，在砂輪表面逐漸形成一層鈍化膜，當砂輪表面的磨粒磨損后，鈍化膜被工件表面磨屑刮擦去除，電解過程繼續(xù)進行，對砂輪表面進行修整，加工表面粗糙度 達到0.02～0.01Izm，表面光澤如鏡 。大森整教授將ELID技術應用于硅片自旋轉(zhuǎn)磨削工藝，實現(xiàn)了硅片的延性域磨削。Ibaraki大學研究了基于自旋轉(zhuǎn)磨削原理的集成磨削系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用超磁致伸縮微驅(qū)動裝置調(diào)整砂輪主軸與工件軸的夾角控制硅片的面型精度，應用精密氣缸和磨削力檢測系統(tǒng)進行控制壓力磨削，可以在一個工序中完成硅片的延性域磨削加工和減小損傷層的磨拋(polishing—like grinding)加工，加工300 mm硅片達到表面粗糙度R <1 nm，表面損傷層減小到0.1—0.12 p,m，能源消耗比傳統(tǒng)工藝降低70％。

美國在應用ELID磨削技術加工電子計算機半導體微處理器方面已取得突破性進展，在國防、航空航天及核工業(yè)等領域的應用研究也在進行。Pei Z J等人對自旋轉(zhuǎn)磨削法精密磨削硅片的加工過程以及加工參數(shù)、砂輪粒度、冷卻液供給等加工條件對磨削力、硅片面型精度、表面磨削紋路、表面粗糙度的影響進行了系統(tǒng)的試驗研究。

德國是最早研究ELID磨削技術的幾個國家之一。在1991年就有德國的機床廠家進行了系列ELID專用機床的設計。此外，英、法等國對ELID磨削技術也進行了深人的研究。超精密復合加工發(fā)展很快，如流體拋光加工、超聲振動磨削、電化學拋光、超聲電化學拋光、放電磨削、電化學放電修整磨削、動力懸浮研磨、磁流體研磨、磁性磨料拋光、動磁性磨料拋光、軟粒子研磨、機械化學拋光、擺動磨料流拋光和電泳磨削技術等。

我國對精密磨削研究尚處于初級階段，主要集中在高校。哈爾濱工業(yè)大學以袁哲俊教授為首的ELID課題組研制成功了ELID磨削專用的脈沖電源、磨削液和砂輪，在國產(chǎn)機床上開發(fā)出平面、外圓和內(nèi)圓ELID磨削裝置，實現(xiàn)了多種難加工材料的精密鏡面磨削。目前正積極推廣普及該技術，實現(xiàn)其產(chǎn)品化 。東華大學機械學院的研究者利用固結磨粒低頻振動(頻率廠為0.5—20 Hz、振幅為0.5～3 mm)壓力進給的精整加工，研究了適宜的經(jīng)濟加工條件及有關參數(shù)，并驗證了經(jīng)過磨削加工后的陶瓷工件，再經(jīng)過超精加工可以進一步降低其表面粗糙度，可降低2～4個等級。清華大學在集成電路超精密加工設備、磁盤加工及超精密砂帶磨削和研拋、金剛石微粉砂輪超精密磨削等方面進行了深入研究，并有相應產(chǎn)品問世 。

（來源：網(wǎng)絡）