老齡化社會、生(shēng)态、移動性、個性化以及城市化是當前人們的談話(huà)熱點。這些熱議主題對加工(gōng)技術有着深遠的意義，因為由此将形成新的市場，老的市場将消亡，并使重點轉移。

　　平均國民年齡越來越高，人們對于生(shēng)态環保方面的意識也在不斷提高，這對于加工(gōng)技術有着尤為重要的意義。老齡化社會将會導緻醫療産品需求上升，從而使難切削材料的比例增大(dà)。為了能滿足這些高需求，必須在生(shēng)産效率和自動化程度方面對現在的加工(gōng)工(gōng)藝進行進一(yī)步的開(kāi)發。

　　加工(gōng)能效

　　人類行為應符合生(shēng)态要求，在這個方面的意識在不斷提高，這直接和間接地影響着加工(gōng)技術。這帶來的直接後果就是，現在不僅要關注經濟性，還要對加工(gōng)能效進行考量。為了使加工(gōng)制造規劃符合高能效要求，将采用多種方法，如：優化冷卻液供應以及使用全新驅動方案或新工(gōng)具。

　　除了這些直接影響外(wài)，還有一(yī)系列間接影響，因為市場需要高能效産品。對此可從流體(tǐ)機械（如：泵或汽輪機）以及汽車(chē)中(zhōng)察覺到。在泵和電(diàn)站制造行業，為了能進一(yī)步提高效率，花費(fèi)了大(dà)量人力物(wù)力。從而使需加工(gōng)表面的複雜(zá)性增大(dà)。為了降低汽車(chē)油耗，汽車(chē)制造商(shāng)使用了高科技發動機技術。同時，針對舒适性和發動機性能的要求也在提高。

　　為了适應針對産品和零件的這些不斷提升的要求，表面設計是一(yī)項關鍵技術。提高表面質量将使摩擦損耗降低，采用所形成的微觀結構還能實現額外(wài)的功能，改善邊緣區域則可提升使用壽命。

　　在超硬材料和難切削材料被頻(pín)繁使用這一(yī)背景下(xià)，磨削技術就有尤為重要的意義。隻有在對流程有了必要的了解并根據待加工(gōng)材料和表面的目标幾何尺寸使用正确的刀具和正确的流程策略情況下(xià)，才能完成“定制表面”.在本報告中(zhōng)将對所面臨的挑戰加以介紹，并對選擇正确刀具和理想流程策略所用方法進行探讨。另外(wài)還将展示如何才能通過對刀具和策略設計進行有機組合使創新的産品效率提升方案得以實現。

　　磨具特性

　　磨具特性将對應用行為、表面質量、零件邊緣區域以及生(shēng)産效率産生(shēng)巨大(dà)影響。砂輪特性将由切削材料類型、粒度大(dà)小(xiǎo)以及磨粒密度和粘結劑特性決定。為了加工(gōng)脆硬材料，将主要使用金剛石作為切削材料。在選擇相關粘結劑時必須确保磨粒的所有潛力都得到利用。為了進一(yī)步提高金剛石砂輪的性能，金屬粘結劑材料的潛力十分(fēn)巨大(dà)。

　　金屬粘結劑耐磨損、耐高溫，并擁有很高的熱傳導能力。在同時采用多孔結構時能實現“冷态”磨削。這能使内部壓應力顯着提高。為了能在磨削時加工(gōng)出Ra為0.1μm的表面質量，必須使用很小(xiǎo)的磨粒。但是，降低磨粒大(dà)小(xiǎo)會使磨粒表面以及磨粒保持力降低。通過針對性地調整燒結參數可克服這一(yī)現象。

　　流程策略

　　在選擇了正确的砂輪屬性後，設計正确的磨削策略對于達到表面設計要求有着決定性的意義。也許是出于美學方面的原因，或者是為了優化流體(tǐ)表面，或者是因為新的應用（如：膝關節植入物(wù)），需加工(gōng)自由曲面的比例也在增加。為了經濟地加工(gōng)出具有高表面質量和低形狀公差的自由曲面，需要使用合适的磨削策略。與三軸加工(gōng)相比，通過将砂輪置于與進給運動呈直角的位置加上曲面法向加工(gōng)就可獲得恒定的齧合條件，從而能實現更高的形狀精度以及更高的切削能力。

　　通過将磨具置于進給方向，還能使零件粗糙度顯着下(xià)降，因為切削速度和進給速度不指向同一(yī)方向，砂輪形貌的影響将下(xià)降。在采用定形切削刃切削方面，很久以來，五軸加工(gōng)就已是代表性技術，并在行業中(zhōng)被廣為使用。目前，五軸磨削是受推崇方案的代表，它是專門為應用所設計的。

　　迄今為止，所使用的CAD/CAM程序是為定形切削設計的。而将此軟件用于五軸磨削加工(gōng)将給自己帶來一(yī)些問題。程序分(fēn)辨率不能滿足磨削加工(gōng)需求。這可能會造成工(gōng)具路徑包含不希望有的拐點或者未定義的點，這會在磨削時造成輪廓偏差。另外(wài)，CAD/CAM程序忽略工(gōng)具磨損，它從理想化狀态出發，而不是修整後所具有的工(gōng)具幾何尺寸。對磨損或實際工(gōng)具形狀加以考慮有可能使輪廓精度得到提高。

　　在采用由合适的砂輪屬性和磨削策略組成的最佳組合時，也有可能将創新的方法用于表面設計，如：仿生(shēng)微結構。

　　仿生(shēng)結構中(zhōng)一(yī)個很好的例子是肋條狀皮膚組織，它仿照了鲨魚皮結構，它能把近壁面摩擦最多降低10%.在用于流體(tǐ)機械時，如：泵、蒸汽輪機或航空引擎，這可使效率得到明顯提高。微結構寬度不超過20μm,高度為10μm,并且必須沿流體(tǐ)方向排列。通過自由曲面實現高效與流體(tǐ)相關的表面采用了自由曲面，從而進一(yī)步提高效率，其中(zhōng)，流體(tǐ)在自由曲面上彎曲流過。通過将微磨粒嵌入金屬粘結劑并采用适宜的燒結參數，可按照磨削技術要求制造出所需結構尺寸。通過使用五軸磨削策略可制造出能磨削自由曲面上凸起微結構的磨具。對此必須使砂輪幾何尺寸與磨具軌迹半徑和工(gōng)件彎曲度相匹配。