我國擁有世界最大的智能手機?半導體?LED照明市場已成為保持經(jīng)濟持續(xù)增長實現(xiàn)“中國夢”的重要支柱航空航天更是我國最重要的尖端高科產(chǎn)業(yè)?

藍寶石晶片?硅晶片?光學玻璃鏡片等硬脆材料元件在這些產(chǎn)業(yè)中的應用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長?藍寶石廣泛應用于智能手機蓋板2017年全球智能手機出貨已達到15.5億部它還是LED芯片襯底的核心基礎材料占LED襯底的80%而我國LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達到7千億元;硅片是半導體芯片最重要的基材占襯底材料的90%全球半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達2.8萬億元而光學玻璃材料廣泛應用于航空航天反射鏡及各種民用光學鏡頭?

硬脆材料光電元件的應用十分廣闊而且對加工精度及效率的要求越來越高?藍寶石晶片及硅晶片制造依賴最典型的三大關鍵工藝:減薄磨削?拋光和劃切?磨拋要求高效率地獲得亞微米級面型精度?納米級表面粗糙度?無損傷的表面而劃切需要實現(xiàn)高效率?高精度?自動化?但我國磨拋劃切裝備難以滿足這些要求絕大部分依賴進口半導體產(chǎn)業(yè)中該類加工裝備的國產(chǎn)化率不到10%?因此如何實現(xiàn)硬脆材料的超精密鏡面磨削?高效率超光滑拋光?全自動高精高效劃切成為產(chǎn)業(yè)界亟待解決的難題?

超精密加工技術是的必要手段，在大規(guī)模集成電路、高能激光系統(tǒng)、光刻機等卡脖子技術都有著十分廣泛的應用?，F(xiàn)階段，超精密加工還沒有統(tǒng)一的定義，技術指標并非固定不變，而是與時俱進的，隨著最新科技成果的不斷應用，加工精度和表面質(zhì)量的要求也不斷提高。一般定義為形狀尺寸精度可達到0.01μm、表面粗糙度可達到0.001μm（即1nm）的機械加工技術，它是現(xiàn)代高科技工業(yè)的基礎和關鍵技術，是現(xiàn)代制造科學領域中最重要的發(fā)展方向和研究前沿之一，也是國防事業(yè)的重要支撐技術，幾乎所有的現(xiàn)代科學研究所用的實驗設備和儀器的制造都與之密切相關。當前，納米級的制造技術是超精密加工研究的前沿，備受各發(fā)達國家關注，逐步成為研究熱點。

在超精密磨削中，砂輪的磨削性能對磨削過程和結(jié)果都有直接的影響，砂輪的磨削性能影響因素眾多，砂輪自身的質(zhì)量指標，表面形貌、硬度、尺寸精度、砂輪的組織、結(jié)合劑和回轉(zhuǎn)強度等；磨削工藝參數(shù)，包括砂輪的線速度、工件的速度、切削深度、進給速率和磨削液等；加工機床的精度，加工環(huán)境等對磨削性能都有影響。如此多的影響因素，用哪些指標來表示砂輪的磨削性能，是學者和企業(yè)家們關心的問題，這對指導實際生產(chǎn)有重要作用。

金剛石砂輪是以金剛石磨料為原料，以金屬粉、樹脂粉、陶瓷和電鍍金屬作結(jié)合劑制成的固結(jié)磨具，是磨削硬脆材料的一種有效的超硬磨料精密加工方法。它磨削能力強、耐磨性好、使用壽命長，磨削力小、磨削溫度低、表面無燒傷、無裂紋和組織變化，加工表面質(zhì)量好，且磨削效率高，因此近年來得到廣泛應用，但在幾何形狀精度和表面粗糙度上很難滿足超精密加工的更高要求，因此提出了金剛石微粉砂輪超精密磨削加工方法。

按我國國家標準規(guī)定，磨粒直徑在50μm以下稱為微粉。金剛石微粉砂輪一般是以粒度為w40-w5的金剛石微粉為磨料，采用樹脂、陶瓷、金屬如銅、纖維鑄鐵等為結(jié)合劑燒結(jié)而成，其特點如下:

(1) 金剛石微粉砂輪由于其微粉磨料的粒度很細，可以獲得極低的表面粗糙度，同時在精密磨床或超精密磨床上磨削可獲得很高的磨削精度，是一種比較理想的微納米超精密加工方法

(2) 金剛石微粉砂輪超精密磨削是一種固結(jié)磨料的微量去除加工方法，具有一般磨削的特點，可方便地磨削外圓、孔、平面和成形等表面，加工效率高，加工質(zhì)量好，極具發(fā)展前途。

(3) 金剛石微粉砂輪由于磨料粒度很細，容屑空間很小，磨屑容易堵塞，因此，除一般修整外，尚要進行在線修整，才能保證磨削的正常進行和加工質(zhì)量。本來，超硬磨料砂輪的修整就是一個難題，因此，金剛石微粉砂輪的修整是一項關鍵技術。

(4) 由于金剛石微粉砂輪的容屑空間很小，因此要嚴格控制磨削時的磨削深度，磨削加工應在精密磨床或超精密磨床上進行，機床上應有微進給系統(tǒng)

傳統(tǒng)的用游離磨料進行精密加工和超精密加工方法，如研磨、拋光等，其加工機理主要是磨粒的滾動和擠壓作用使被加工表面產(chǎn)生塑性變形和塑性流動，同時有磨粒的微切作用，總的可歸結(jié)為延展式磨削。金剛石微粉砂輪超精密磨削時，主要是微切削作用，在切削過程中有切屑形成、耕犁隆起、滑擦滑動和摩擦等現(xiàn)象產(chǎn)生，這是由于磨粒具有很大的負前角和切削刃鈍圓半徑又由于是微粉磨粒，因此具有微刃性同時，又由于砂輪經(jīng)過精細修整，磨粒在砂輪表面上具很好的等高性，因此其切削機理比較復雜。

另外，超精密加工精度往往達納米量級，用金剛石顆粒制作的砂輪進行磨削達到這樣的精度，其難度可想而知。因此，“看清”磨削過程，搞清楚磨削過程中金剛石磨粒對工件材料的作用以及工件表面的微觀變化等至關重要。