日本的加工机床由于其高品质和卓越的可靠性，在国际上获得了很高评价，因此才能超越欧洲老牌工业强国，在24年中产值一直保持世界第一。特别是立式和卧式加工中心等切削加工机床的生产，无论在数量上还是质量上都在全球独占鳌头。不过，德国、意大利等欧洲国家在磨床生产方面也具有优势，是日本争取机床出口额领先的有力竞争对手。

近年来，电子产品的加工开始高速增长，超精密、高性能的磨床不可或缺，尤其是对小型制品进行高精度磨削加工的需求很大。

本文主要对日本引以为傲的高技术水平、高附加值磨床产品进行了展望，并重点介绍了在光学零件生产中不可缺少的精密模具磨削加工技术。此外，还介绍了今后具有良好发展前景的磨削加工中心和同时具备磨削功能的复合加工机床。

日本磨床在国际市场的地位

如前所述，日本机床产值在24年中一直占据首位，德国则紧跟其后。进入21世纪后，中国的机床产值急速增长，现在位列第3。近年来，意大利的机床生产也处于上升趋势，名列第4。

在统计世界各国磨床产值和产量的相关数据时，由于项目分类方法没有国际统一标准，因此在获取正确数据上存在一定困难。其中还有一些国家未公布相关的产值和产量数据。

根据相关数据，平面磨床出口额前三甲分别为德国、日本和意大利。进口额最高的是中国，并处于逐年上升趋势。从数量上看，中国无论是进口还是出口都占据高位（台湾地区的出口台数也不少）。根据出口平面磨床的单价来计算，相对于德国（1,580万日元）、日本（1,360万日元）的高价位，中国（70万日元）和台湾地区（140万日元）的价位则较低。可见，从单价来看，平面磨床的产地呈现两极分化趋势。

日本和德国进口的磨床台数较多，这是因为其机床制造商将海外工厂设在东南亚等地，然后从海外工厂进口本国不生产的低价磨床，造成进口台数增加。无论如何，从全球来看，德国、日本和意大利是高性能平面磨床主要供应基地是毋庸置疑的。

虽然中国出口的磨床台数也不少，但从金额来看，却是排名第一的进口大国。而美国虽然进口磨床台数较多，但金额却相对较低。由此可知，美国主要使用一些价格较低的磨床。另外，从金额来看，美国磨床的最大出口目的地是德国；而从数量上看，则是台湾地区。

磨削加工的超精密化

（1）微型球面透镜排列的磨削加工实例

日本在数码相机、带拍照功能的手机和监视镜头等方面引领着世界潮流。现在，像素的提高和价格的降低日新月异，其中就蕴含了微型球面透镜等光学零件超精密加工的不断进步。

中部大学的铃木浩文教授提出了对生产微型球面透镜的硬质合金模具进行超精密磨削的方法。以前，一个模具只能成形一个透镜，但现在，排列放置的模具使大批量生产透镜成为可能，从而降低了生产成本。微球面凸透镜的模具加工是采用四轴联动超精密磨削装置和成形金刚石砂轮，通过同步控制实现创成运动。将工件安装在主轴上，使其低速旋转，将截面形状为凹面（或凸面）的金刚石砂轮安装在旋转纵轴上，进行磨削加工。首先，低速旋转时，要确保工件与砂轮之间保持一定距离，砂轮与工件的旋转方向和速度要保持同步，以实现对凹面（或凸面）球面形状的精密磨削。然后，调整工件位置，并重复上述加工动作。

为了实现高速、高精度的同步控制，必须拥有先进的数控系统和机械结构。东芝机械生产的ulg-100d超精密曲面磨床采用直线电机进给驱动和v-v回转的组合，实现了1nm步距的进给，解决了象限突起问题，借助平滑的圆弧插补实现了自由曲面加工。

为了使金刚石砂轮正确成形，砂轮修整技术不可或缺。铃木教授使用钒系列合金结合剂，使1500#、3000#的热固性树脂金刚石砂轮的成形半径达到了r2.5mm。

（2）配备直线电机的磨床

平面磨床的进给以前采用油缸驱动，后来，在油缸驱动控制中应用了油压伺服系统技术，可在很短行程中实现高速反向，从而实现快速磨削。近年来，直线电机驱动将取代以往的油缸驱动，在提高能效的同时，实现了高精度，也为维护工作环境和保护地球环境做出了贡献。

冈本工机生产的upg310li磨床采用直线电机驱动，实现了20mm行程、500次/min的高速往返，使打孔机之类小型零件的磨削加工时间大幅缩短。此外，该磨床工作台还配备了可变滑动系统，在保证高刚性的同时，降低了摩擦系数，实现了对微型模具的高能效、高精度加工。

磨削加工的复合化

（1）磨削加工中心

v铣床已从数控铣床发展为铣削加工中心，车床也经由数控车床升级为车削加工中心。就磨床而言，数控磨床已经得到实际应用，但磨削加工中心尚未得到普及，其今后的发展值得期待。

在磨削加工中心中，包含了从磨床和加工中心发展而来的两套系统。一般来说，设有管理各种砂轮的砂轮自动更 换装置（atc）、自动测量装置和工件交换装置。相对于铣削和车削加工中心来说，磨削加工中心的困难之处在于：

①工具的磨损；

②很难保持加工零件的高精度；

③要求的精度较高；

④磨屑碎片很小，容易掉入机床运动部件中。。

太阳工机以立式内圆磨床为基础制造的igv-1 nt磨削加工中心利用六角形的砂轮放置台实现了砂轮的自动交换；自动装置可确保加工精度。该机可对外圆、内径、端面进行精密磨削，适合各种齿轮和法兰盘的磨削加工。

大阪机工以铣削加工中心为基础开发的gc620磨削加工中心不但保留了加工中心的性能优势，还优化了冷却剂和磨屑处理功能。使用水溶性切削油，有利于机床的防锈。工作台上配备有砂轮自动修整装置，能及时修整砂轮的直径和长、宽尺寸，可以长时间连续磨削加工。

（2）带磨削功能的复合加工机床

磨削加工中心再进一步发展，就是多功能复合加工机床。复合加工机床除了可以进行磨削加工以外，还可以进行切削加工、激光加工、放电加工等。机床制造商将各种加工能力组合在一起，开发出各种新型机床，这在日本国际机床展览会（jimtof）上随处可见。

例如，福冈工业大学的仙波卓弥教授开发了一种兼具激光加工和磨削功能的复合加工机床。粗加工时使用激光，精加工时采用磨削。复合加工机床的内部装有用于加工的激光聚光系统和用于观测加工表面的光学系统。此外，可通过在压缩空气中掺入氮气，来调整辅助气体的氧浓度。磨削加工采用3000#电镀砂轮，而修整砂轮则使用8000#的带电修整工具。该系统可在短时间内，完成对玻璃状碳素工件80nm以下平滑表面的复合加工。

牧野精机开发的将放电加工与磨削加工融为一体的cnj2-e复合加工机床利用放电加工进行高能效的粗加工，然后通过磨削完成最终形状的加工。

磨削加工中心和复合加工机床都是采用工件一次装夹加工，因此能将安装误差的影响降至最低，能够有效适应高精度、高能效、省空间等要求，其发展前景非常值得期待。

来源：磨料磨具研习社

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