本刊記者/Reporter 汪藝/WANG Yi

MTMT：請(qǐng)談?wù)勀ハ鞯陌l(fā)展歷史，包括起源和發(fā)展過(guò)程。

李長(zhǎng)河教授：磨削技術(shù)的歷史非常悠久。人類的祖先最早用砂巖磨礪燧石工具，還用磨料將石頭磨成飲食工具。用于建造埃及金字塔的巨大石塊也是用原始的磨料工具切割而成，并用砂巖磨光他們的表面。

金屬磨削始于公元前2000年的古埃及，主要用于磨銳工具和光整飾品。第一塊砂輪由砂巖削成一定形狀，在原始磨坊上轉(zhuǎn)動(dòng)以磨碎谷粒。早期砂輪由人力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并主要用于工具的刃磨。

中世紀(jì)至工業(yè)革命時(shí)期，磨料被用來(lái)磨礪和拋光工具、武器和鎧甲。直到19世紀(jì)初為了手工磨削寶石，才在印度制造出用固體黏結(jié)磨料而制成的砂輪，所使用的磨料主要是金剛砂和天然剛玉。19世紀(jì)中葉，在英格蘭發(fā)明了氯氧化物結(jié)合劑砂輪，在美國(guó)和法國(guó)出現(xiàn)了橡膠結(jié)合劑砂輪。19世紀(jì)下半葉出現(xiàn)了和天然結(jié)合劑性質(zhì)一樣的硅酸鹽結(jié)合劑。19世紀(jì)20年代諾頓公司大量生產(chǎn)了陶瓷結(jié)合劑砂輪。而樹脂結(jié)合劑砂輪則是1923年才出現(xiàn)。用于金剛石砂輪的金屬結(jié)合劑出現(xiàn)于19世紀(jì)40年代初，而金屬砂輪的思想則可追溯到17世紀(jì)末用帶金剛石粉末的鑄鐵盤來(lái)拋光寶石的比利時(shí)。

在19世紀(jì)60年代，為制造鋸機(jī)零件，Brown & Sharpe公司制造出了第一臺(tái)現(xiàn)代磨床。19世紀(jì)90年代自行車的普及又使磨削能加工淬硬的精密軸承和齒輪。

19世紀(jì)末期開始出現(xiàn)碳化硅和氧化鋁人造磨料。至20世紀(jì)初，已開始了用人造氧化鋁和碳化硅磨料及陶瓷、橡膠、樹脂膠及氯氧化物結(jié)合劑制作的砂輪。1930年首次生產(chǎn)出含天然金剛石磨料的樹脂結(jié)合劑砂輪，接著在10年后又出現(xiàn)了陶瓷和金屬結(jié)合劑的金剛石砂輪。金剛石磨具消費(fèi)的迅速增長(zhǎng)，主要是因?yàn)槟ハ饔操|(zhì)合金刀具的需要。1955年通用電氣(General Electric)公司宣布在高壓條件下成功地制出了人造金剛石。

金剛石磨料，不管是天然的還是人造的，都被廣泛地應(yīng)用于包括硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬、玻璃、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等各種材料的磨削。但由于可以引起過(guò)快磨損的石墨化傾向，它不適于磨削鐵族金屬。為了尋找金剛石的替代物，通用電氣公司1957年使用與制造人造金剛石相似的高壓過(guò)程首次成功地制出了立方氮化硼（CBN）。但直至1969 年才主要為了鐵類金屬的加工而開始商業(yè)生產(chǎn)。CBN是已知硬度僅次于金剛石的超硬材料。目前，磨削技術(shù)正朝著更有效地應(yīng)用超硬磨料的方向發(fā)展。

磨削是用硬磨料顆粒作為切削工具進(jìn)行的加工過(guò)程的統(tǒng)稱。史前人類就發(fā)現(xiàn)將他們的工具在砂巖上磨擦可以使其鋒利，這大概是最早出現(xiàn)的磨削過(guò)程。如果沒(méi)有用磨削使工具成形和鋒利的方法，我們可能還生活在石器時(shí)代。

在各種加工方法中，磨削用的切削工具是獨(dú)一無(wú)二的。砂輪和磨削工具通常由兩種材料構(gòu)成——叫做磨粒的起切削作用的磨料細(xì)顆粒和把無(wú)數(shù)磨粒粘接在一起成為固體的較軟的粘接劑。史前人類的磨削工具是天然砂巖，它的磨料砂粒由硅酸鹽基體結(jié)合在一起。而現(xiàn)在的砂輪是把人造磨料磨粒用合適的材料粘合在一起而制造成的。每一個(gè)磨粒就是一個(gè)可能的微小切削工具。磨削過(guò)程就是由這些成千上萬(wàn)個(gè)磨粒微小切刃共同連續(xù)完成的。

MTMT：磨削加工的發(fā)展方向？為什么確立這樣的方向？

李長(zhǎng)河教授：普通磨削的單位材料去除率不足10 mm3/mm·s，與普通車削、銑削相去甚遠(yuǎn)。所以，提高磨削加工效率一直是人們不懈追求的目標(biāo)。根據(jù)磨屑去除機(jī)理，材料磨除率可以表示成磨屑平均斷面積、磨屑平均長(zhǎng)度和單位時(shí)間內(nèi)參與切削的磨粒數(shù)三者的乘積。因此，如果要提高磨削效率：（1）可以采用高速和超高速及寬砂輪磨削來(lái)增加單位時(shí)間作用的磨粒數(shù)；（2）采用深切磨削以增大磨屑長(zhǎng)度；（3）采用重負(fù)荷等強(qiáng)力磨削方式以增大磨屑平均斷面積。單獨(dú)或綜合采用這些方法從而使單位材料去除率較普通磨削有較大提高的工藝技術(shù)均為高效率磨削加工技術(shù)。其中高速與超高速磨削、高效深切磨削、快速點(diǎn)磨削的發(fā)展最為引人注目。

（1）高速/超高速磨削加工（超高速磨削、高效深切磨削、快速點(diǎn)磨削）基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)：高速/超高速磨削機(jī)理認(rèn)識(shí)和探討，表面創(chuàng)成及完整性控制，高效深磨和快速點(diǎn)磨削的核心關(guān)鍵技術(shù)及理論研究。（2）高效率磨削加工基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)：強(qiáng)力高效磨削工藝及裝備的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)和基礎(chǔ)理論，石材高效率低污染磨削加工技術(shù)及理論研究。（3）硬脆材料磨削加工基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究：復(fù)雜磨削應(yīng)力狀態(tài)下脆/塑轉(zhuǎn)變理論，硬脆材料磨削損傷力學(xué)、損傷評(píng)估及控制，硬脆材料大切深緩進(jìn)給和高速超高速磨削機(jī)理研究及實(shí)現(xiàn)。（4）磨削過(guò)程的智能化檢測(cè)和控制的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：包括磨削過(guò)程參數(shù)信息傳感和多傳感器信號(hào)融合技術(shù)研究、磨削過(guò)程智能控制方法、理論與實(shí)現(xiàn)。（5）復(fù)雜曲面的自動(dòng)化、高效率磨削加工基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：復(fù)雜曲面機(jī)器人磨削和數(shù)控磨削理論研究和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜曲面自動(dòng)高效率磨削加工工藝的基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)。（6）新型磨具制備和應(yīng)用中的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：新型磨料與結(jié)合劑系統(tǒng)開發(fā)與組合技術(shù)，高速/超高速高效率磨削用新型砂輪結(jié)構(gòu)和制備工藝創(chuàng)新，超硬磨料磨具修整及加工性能的定量評(píng)價(jià)技術(shù)及體系。關(guān)鍵是要強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉和新型磨具設(shè)計(jì)的定量化和科學(xué)性。（7）無(wú)環(huán)境污染或低環(huán)境污染的綠色磨削加工新原理、新方法、新工藝的探索。

MTMT：世界和我國(guó)磨削加工的發(fā)展重點(diǎn)是否不同？不同之處在哪里？原因何在？

李長(zhǎng)河教授：我國(guó)和世界各國(guó)磨削加工的發(fā)展重點(diǎn)基本相同，但在高速/高效磨削加工方面世界各國(guó)略有不同。

歐洲高速超高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步比較早，最初在20世紀(jì)60年代末期就開始進(jìn)行高速超高速磨削的基礎(chǔ)研究，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室的磨削速度就已經(jīng)達(dá)到210～230 m/s。70年代，超高速磨削開始采用CBN砂輪。1983年德國(guó)Bremen大學(xué)出資由德國(guó)Guhring Automation公司制造了當(dāng)時(shí)世界上第一臺(tái)高效深磨的磨床，功率為60 kW，轉(zhuǎn)速為10 000 r/min，砂輪直徑為400 mm，砂輪圓周速度達(dá)到了209 m/s。德國(guó)Guhring Automation公司于1992年成功制造出砂輪線速度為140～160 m/s的CBN磨床，并正在試制線速度達(dá)180 m/s的樣機(jī)。德國(guó)Aachen大學(xué)、Bremen大學(xué)在高效深磨的研究方面取得了世界公認(rèn)的高水平成果，其方法是用高線速度、深切入、快進(jìn)給進(jìn)行磨削，可得到高效率、高質(zhì)量的磨削效果。據(jù)Aachen工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Koeing和Ferlemann宣稱，該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)采用了圓周速度達(dá)到500 m/s的超高速砂輪，這一速度已突破了當(dāng)前機(jī)床與砂輪的工作極限。

1993年美國(guó)的Edgetek Machine公司首次推出的超高速磨床，采用單層CBN砂輪，圓周速度達(dá)到了203 m/s，用以加工淬硬的鋸齒等可以達(dá)到很高的金屬切除率。美國(guó)Connecticut大學(xué)磨削研究與發(fā)展中心的無(wú)心外圓磨床，最高磨削速度250 m/s。2000年美國(guó)馬薩諸塞州立大學(xué)的S.Malkin等人，以149 m/s的砂輪速度，使用電鍍金剛石砂輪通過(guò)磨削氮化硅，研究砂輪的地貌和磨削機(jī)理。

目前美國(guó)的高效磨削磨床很普遍，主要是應(yīng)用CBN砂輪。可實(shí)現(xiàn)以160 m/s的速度、75 mm3/mm·s的磨除率，對(duì)高溫合金Inconel718進(jìn)行高效磨削，加工后Ra1～2 μm，尺寸公差±13 μm。另外采用直徑400 mm的陶瓷CBN砂輪，以150～200 m/s的速度磨削，可達(dá)到Ra0.8 μm，尺寸公差±2.5～5 μm。美國(guó)高速磨削的一個(gè)重要研究方向是低損傷磨削高級(jí)陶瓷。傳統(tǒng)的方法是采用多工序磨削，而高速磨削試圖采用粗精加工一次磨削，以高的材料去除率和低成本加工高質(zhì)量的氮化硅陶瓷零件。

日本的超高速磨削主要不是以獲得高生產(chǎn)率為目的，而是對(duì)磨削過(guò)程的綜合性能更感興趣。它的磨除效率普通地維持在60 mm3/mm·s以下，這是與歐洲超高速磨削高效深磨工藝的顯著差別。日本在超高速磨削領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，豐田工機(jī)在其開發(fā)的G250型CNC超高速外圓磨床上裝備了其最新研制的Toyoda Stat Bearing軸承，使用砂輪圓周速度200 m/s的陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，對(duì)回轉(zhuǎn)類零件進(jìn)行高效高精度柔性加工。日本的三菱重工、岡本機(jī)床制作所等公司均能生產(chǎn)應(yīng)用CBN砂輪的超高速磨床，日本的三菱重工推出的CA32-U50A型CNC超高速磨床，采用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪圓周速度達(dá)到了200 m/s。日本廣泛地用CBN砂輪取代一般砂輪，其目的是達(dá)到加工的高效率化、省力和無(wú)人化。至2000年，日本已進(jìn)行500 m/s的超高速磨削試驗(yàn)。Shinizu等人，為了獲得超高磨削速度，利用改制的磨床，將兩根主軸并列在一起；一根作為砂輪軸，另一根作為工件主軸，并使其在磨削點(diǎn)切向速度相反，取得了相對(duì)磨削速度為VS+VW的結(jié)果，砂輪和工件間的磨削線速度實(shí)際接近1 000 m/s。這是迄今為止，公開報(bào)道的最高磨削速度。

另外，日本在精密超精密磨削加工方面處于領(lǐng)先地位；新加坡利用游離磨料光整加工珠寶飾品優(yōu)勢(shì)明顯，此外，印度學(xué)者將磨粒特種加工作為其研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

MTMT：磨削是否會(huì)被切削替代，磨削相比于切削在哪些方面、哪些領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，以后會(huì)不會(huì)被替代？

李長(zhǎng)河教授：隨著超硬刀具材料的出現(xiàn)，發(fā)展了一種稱之為硬切削的新工藝，對(duì)傳統(tǒng)的磨削方法提岀挑戰(zhàn)并產(chǎn)一定沖擊，同時(shí)還引發(fā)了一場(chǎng)硬切削是否會(huì)取代磨削的爭(zhēng)議。硬切削是指使用超硬材料（CBN或金剛石）或陶瓷刀具來(lái)加工淬硬工件。硬切削可以切削淬硬鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、粉末冶金和其他高硬度高強(qiáng)度材料。能實(shí)現(xiàn)車削、表面加工、攻螺紋、銑削、開槽、異型面、車削錐面等工序。目前，硬切削這種新工藝正在許多工業(yè)部門采用，如汽車制造廠用這種方法對(duì)傳動(dòng)軸、曲軸、制動(dòng)盤和制動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行半精加工和精加工；硬切削在制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

由于CBN等超硬刀具的成本近年來(lái)已大大降低，從而為硬切削推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。如美國(guó)有一家公司以前用粗磨來(lái)加工一種硬質(zhì)齒輪的端面，后改用硬切削作為粗加工，再進(jìn)行精磨，成本減少40%。如果把粗磨和精磨都改為硬切削，那么加工工時(shí)、夾具成本、刀具成本以及能耗都可下降，而生產(chǎn)率卻可提高，并使每只零件的成本下降55%。美國(guó)另一家生產(chǎn)壓力環(huán)的工廠，原工藝都是磨削，包括內(nèi)圓磨削、端面磨削、外圓磨削和球面磨削4道工序，改用硬切削后，只用VNMA332和CNMA432兩把刀具，使加工速度提高10倍。此外，在廢物處理和環(huán)保方面，硬切削優(yōu)于磨削。磨削會(huì)產(chǎn)生磨屑和冷卻液的混合物，這是不能再利用的廢物，會(huì)污染環(huán)境。硬切削產(chǎn)生的廢屑則可再利用，這對(duì)重視環(huán)境保護(hù)的今天來(lái)講特別重要。

硬切削的迅速發(fā)展是建立在過(guò)去幾年CBN等超硬刀具技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，上世紀(jì)90年代初只能在少數(shù)幾種CBN刀具中選擇用于硬切削，且其對(duì)鑄鐵的最大切削速度約為152 m/min，現(xiàn)在最高切削速度達(dá)1 524 m/min，大多數(shù)連續(xù)的硬質(zhì)鋼切削速度在90～150 m/min，進(jìn)給量0.05～0.2 mm/r，切削深度達(dá)到0.1～0.5 mm。CBN的適用性擴(kuò)大，過(guò)去不能用于脆性工件，現(xiàn)在對(duì)硬度不一的工件都能進(jìn)行加工。

硬切削會(huì)取代磨削加工嗎？

由于磨削具有獨(dú)特的一些優(yōu)勢(shì)，比如磨粒和切屑尺寸細(xì)小、磨削力小、參加切削的磨粒眾多，所以磨削加工可以容易地獲得高精度和低表面粗糙度表面，是精密加工的主要手段。特別是應(yīng)用非常微細(xì)的磨粒，可以獲得納米級(jí)切刃半徑尺寸，從而可以實(shí)現(xiàn)極薄的微細(xì)切削和獲得無(wú)缺陷表面，可以獲得加工精度0.1 μm、表面粗糙度Ra0.025～0.008 μm的加工表面，使它又是超精密加工的主要手段，在現(xiàn)代航空航天、精密機(jī)械和儀器、電子信息、尖端武器、小型和微型機(jī)械等高科技領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。如磨削精度較高，對(duì)公差要求較嚴(yán)的加工非磨削莫屬；對(duì)一般材料而言，磨削可能會(huì)遇到銑削、鉸削、車削等方法強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)。但對(duì)諸如陶瓷、金屬陶瓷復(fù)合材料、晶須加強(qiáng)材料以及高溫超級(jí)合金之類的新一代材料而言，硬切削決不是磨削的對(duì)手，而且必須用磨削進(jìn)行加工。例如，磨削是加工在噴氣飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的超級(jí)合金工件的唯一方法，也是加工用陶瓷合金、陶瓷和玻璃制成的汽車和光學(xué)元件的唯一方法。

隨著生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，對(duì)磨床提出了許多新的要求，如美國(guó)磨削協(xié)會(huì)提出如下要求：主軸轉(zhuǎn)速要達(dá)到25 000 r/min，可以以9 144 r/min（152.4 m/s）甚至更高的速度進(jìn)行磨削；磨頭主軸設(shè)計(jì)剛性好，機(jī)床體積較小，輕便，加工區(qū)體積可加工各種形狀的工件，范圍廣的和精密控制的拖板定位系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)和較多的標(biāo)準(zhǔn)件，與CNC相連的修整系統(tǒng)，可跟蹤砂輪尺寸，修整器位置以及砂輪對(duì)工件的位置。具有能監(jiān)控機(jī)床狀態(tài)，機(jī)床動(dòng)平衡、主軸和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)以及砂輪狀態(tài)的傳感器，監(jiān)控修整時(shí)金剛石與CBN砂輪間的接觸，監(jiān)測(cè)CNB砂輪與工件之間的接觸，以提高效率。磨床將采用磁懸浮主軸，在15 kW功率范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速達(dá)到40 000 r/min，而占地面積很小，水基靜壓軸承可以使用水基切削液，能進(jìn)行連續(xù)修整的高感應(yīng)大氣孔陶瓷結(jié)合劑砂輪，用于加工陶瓷的金屬結(jié)合劑金剛石微粉砂輪可進(jìn)行電解修整。

現(xiàn)在，磨削是在工業(yè)化國(guó)家的制造業(yè)中占加工成本約20%～25%的一個(gè)主要加工方法。我們知道，沒(méi)有磨削是不可想象的。幾乎我們使用的每種東西都在其制造過(guò)程中經(jīng)過(guò)磨削，或是制造設(shè)備使用了經(jīng)過(guò)磨削的零件。沒(méi)有磨削我們?nèi)绾文サZ車刀、銑刀和鉆頭呢？如何制造機(jī)器和車輛的軸承呢？ 又如何制造出磁頭和計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器零件呢？

磨削通常被習(xí)慣地認(rèn)為僅是一種用于獲得光潔零件表面和精確公差的精加工方法。確實(shí)，沒(méi)有任何方法可以和磨削在精密加工方面競(jìng)爭(zhēng)，但磨削并不局限這一應(yīng)用。實(shí)際上，許多磨料消耗于重負(fù)荷磨削，它追求盡可能有效和迅速地去除材料，而不關(guān)心表面質(zhì)量。磨削既能使用像紙一樣只有20 μm厚的砂輪鋸片精細(xì)地切割微電子電路硅片，也能在鑄造工廠或鋼廠在重負(fù)荷條件下以220 kW的機(jī)器功率和1 600 cm3/min的去除率清理鋼坯。

磨削另一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域是對(duì)特硬或脆的、其他方法不能有效加工的材料的加工。在諸如切削刀具和軸承環(huán)等淬火鋼零件的生產(chǎn)中，磨削可容易地完成退火鋼或淬硬鋼加工，而其他方法就受到限制。對(duì)陶瓷、硬質(zhì)合金、玻璃等非金屬脆性材料則唯一地依靠磨削加工。

磨削盡管在工業(yè)中很重要，但仍常得不到應(yīng)有的重視。用精磨去除同樣體積的材料經(jīng)常被認(rèn)為比其他加工方法成本高，它的應(yīng)用是不得已的。當(dāng)然，隨著近凈形精密鑄造和鍛造技術(shù)使材料去除余量的不斷減少，磨削作為無(wú)須車削和銑削而一次直接成形的方法將更為經(jīng)濟(jì)。

在通常使用的所有加工方法中，磨削無(wú)疑是所知最少和最受忽視的。這一情況的出現(xiàn)原因在于磨削過(guò)程太復(fù)雜，不容易弄清楚。因?yàn)榍腥袛?shù)量多、幾何形狀不規(guī)則、磨削速度高、每個(gè)磨粒的磨削切深小且不一致，任何要分析磨削機(jī)理的企圖都是沒(méi)有希望的。而從砂輪噴射出的磨削火花流更增加了人們的神秘感。

磨削加工機(jī)床是種類最多的機(jī)床，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、輕工、建筑、耐火材料等多種行業(yè)，目前已知的已超過(guò)3 000種。所以，磨削加工也是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的重要加工方法。

由于超硬磨料磨具的應(yīng)用、高速/大功率/精密機(jī)床及數(shù)控技術(shù)發(fā)展、新型磨削液和砂輪修整等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、高速/超高速磨削和高效率磨削技術(shù)應(yīng)用、磨削自動(dòng)化和智能化等技術(shù)的發(fā)展，使磨削加工在機(jī)械制造領(lǐng)域具有更加重要的地位。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和高性能科技產(chǎn)品對(duì)機(jī)械零件的加工精度、表面粗糙度、表面完整性、加工效率和批量化質(zhì)量穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。先進(jìn)陶瓷、單晶硅、人工晶體等硬脆材料的機(jī)械加工成本占制品總成本的30%～75%，有些甚至達(dá)到90%，是影響其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。如何高質(zhì)量、高效率磨加工硬脆材料也是世界各發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視的問(wèn)題。在這一需求推動(dòng)下，在世界范圍內(nèi)更加強(qiáng)了磨削理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，新的磨削加工方法和先進(jìn)磨削加工技術(shù)、工具與裝備不斷涌現(xiàn)，將磨削加工這一古老的加工工藝技術(shù)迅速推向新高度，并成為先進(jìn)加工制造工藝與裝備的重要組成部分。

MTMT：國(guó)家科技重大專項(xiàng)在磨削方面解決的重點(diǎn)問(wèn)題有哪些？目前是否有相關(guān)的進(jìn)展？

李長(zhǎng)河教授：我國(guó)目前的磨床生產(chǎn)大多缺乏自主核心技術(shù)。企業(yè)的設(shè)計(jì)是類比仿制為主，磨床的主軸軸承、滾珠絲杠、伺服電動(dòng)機(jī)、高檔數(shù)控系統(tǒng)等關(guān)鍵件均是進(jìn)口，往往只有最重的床身部分是自制的。即便如此，安裝在一起，與國(guó)外機(jī)床在精度、切削能力等方面仍有不小的差距。在高速/超高速、精密超精密磨床方面，差距更大。缺乏基礎(chǔ)研究，缺乏核心設(shè)計(jì)理論，對(duì)于超高速、超精密磨削機(jī)床這種處于極端工況條件對(duì)動(dòng)態(tài)特性有苛刻要求，且經(jīng)常需要客戶化設(shè)計(jì)的裝備來(lái)說(shuō)，是難以勝任的。而依賴試制、應(yīng)用、逐步改進(jìn)的方式已無(wú)法適應(yīng)。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)在磨削方面重點(diǎn)解決磨削裝備數(shù)控系統(tǒng)、功能部件的核心關(guān)鍵技術(shù)，增強(qiáng)我國(guó)高檔數(shù)控磨床的自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)、功能部件協(xié)同發(fā)展，大型/精細(xì)裝備與高速/高效、多樣化/復(fù)合化統(tǒng)籌部署，打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。研制的高速、精密、大型成套磨床裝備，數(shù)控機(jī)床主機(jī)可靠性提高60%以上，基本滿足航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備制造等4個(gè)領(lǐng)域的重大需求。

具體表現(xiàn)在整機(jī)集成理論與技術(shù)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)與機(jī)床結(jié)合面參數(shù)識(shí)別、磨削狀態(tài)監(jiān)測(cè)與磨削過(guò)程智能控制、高速/高效、精密超精密磨削工藝及其數(shù)據(jù)庫(kù)和面向加工對(duì)象的專用軟件等方面關(guān)鍵核心技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的突破。要實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)的突破，需要相應(yīng)的共性基礎(chǔ)技術(shù)作為支撐，如設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的新型材料及結(jié)構(gòu)研究、可重構(gòu)技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)制造技術(shù)等；控制環(huán)節(jié)中的開放式數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)、傳感器、自適應(yīng)控制和誤差補(bǔ)償技術(shù)等；磨削軟件環(huán)節(jié)中的計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能技術(shù)等。在共性基礎(chǔ)技術(shù)的保障下，掌握虛擬磨床的建模、床身靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及抗振性、熱穩(wěn)定性研究及整機(jī)結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化及結(jié)合面技術(shù)對(duì)整機(jī)設(shè)計(jì)尤為重要；高速回轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng)和高速高響應(yīng)進(jìn)給系統(tǒng)無(wú)疑是高端磨床必需的關(guān)鍵部件；在高端數(shù)控磨床中，直線電動(dòng)機(jī)/力矩電動(dòng)機(jī)的直驅(qū)、多軸同步運(yùn)動(dòng)控制、新型高速輪廓插補(bǔ)是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)精度控制的核心技術(shù)；而在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、磨削振動(dòng)控制技術(shù)及磨削熱變形補(bǔ)償技術(shù)則是磨削過(guò)程智能監(jiān)控的重要組成部分；高速、精密磨削機(jī)理的研究、磨削工藝庫(kù)的建立及工藝參數(shù)的優(yōu)化是高速高效、精密超精密磨削工藝應(yīng)用于實(shí)際的保障性技術(shù)；而復(fù)雜加工對(duì)象的磨削運(yùn)動(dòng)建模、CAM/CNC一體化技術(shù)、智能磨削專家系統(tǒng)是磨削軟件水平的重要體現(xiàn)。

通過(guò)幾年的探索實(shí)踐，無(wú)論在整機(jī)集成理論與技術(shù)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)與機(jī)床結(jié)合面參數(shù)識(shí)別、磨削狀態(tài)監(jiān)測(cè)與磨削過(guò)程智能控制技術(shù)，還是在高速/高效、精密超精密磨削理論及其數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及面向加工對(duì)象的專用軟件等方面都取得了階段性的成果，有理由相信，中國(guó)一定能夠?qū)崿F(xiàn)專項(xiàng)的預(yù)期目標(biāo), 突破高檔磨削裝備的自主化制造瓶頸，成為世界高檔磨床的制造強(qiáng)國(guó)。