下圖列出了超高速磨削技術(shù)所需的各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)，其中高速軸承和高速砂輪的設(shè)計(jì)與制造是影響超高速磨削技術(shù)應(yīng)用的zui重要因素。
1.超高速磨削砂輪
（1）超高速砂輪的結(jié)構(gòu)和制造超高速磨削砂輪必須滿足下列要求：砂輪基體的機(jī)械強(qiáng)度必須能承受高度磨削時(shí)的切削力;外觀鋒利，即磨粒突出高度要大，以便能容納大量的長切屑;結(jié)合劑必須具有很高的耐磨性，以減少砂輪的磨損。
從超高速磨削的發(fā)展趨勢看，金剛石和cbn砂輪在超高速磨削中所占的比重越來越大，所用的結(jié)合劑可以是樹脂、陶瓷和金屬。隨著超高速磨削的進(jìn)一步推廣和科研的深入，新型的磨粒和結(jié)合劑也在不斷的出現(xiàn)。
電鍍結(jié)合砂輪在超高速磨削時(shí)廣泛采用，其磨粒的突出高度很大，能夠容納大量的切屑，不易形成鈍刃切削，對超高速切削十分有利。由于電鍍結(jié)合砂輪只有一層磨粒，所以在使用過程中，不需進(jìn)行修整，從而可節(jié)省昂貴的修整裝置和修整工時(shí)。
zui近瑞士winterthur公司研制出一種新的cbn砂輪，磨粒的基本形狀是四面體，在磨削力增大到一定程度時(shí)會產(chǎn)生分裂，從而形成新的鋒利切削刃。磨削合金工具鋼時(shí)，可有效降低切削力及切削溫度;保持砂輪壽命不變時(shí)，可以提高材料的磨除率及工件的精度。近年來，由于減少了磨粒層厚度并改善了相應(yīng)的制造工藝措施，日本的陶瓷結(jié)合劑砂輪已在300m/s下安全運(yùn)轉(zhuǎn)，單層電鍍cbn砂輪的使用速度可選250m/s.歐洲主要使用單層電鍍cbn砂輪進(jìn)行高速成形磨削和開槽磨削。美國norton公司利用銅焊技術(shù)研究出的金屬單層砂輪，其磨粒突出比已達(dá)到70%~80%,容屑空間大大增加，結(jié)合劑抗拉強(qiáng)度超過1500n/mm2,在相同磨削條件下可使磨削力降低50%,進(jìn)一步提高了磨削效率極限。
為了保證砂輪在整個使用壽命中保持鋒利，砂輪的結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于磨粒分裂，維持自勵過程。要達(dá)到砂輪自鋒利的目的，除了盡量降低結(jié)合劑的比例外，還要優(yōu)化磨粒的空間分布。為此，可以通過計(jì)算機(jī)算出各種磨粒分裂時(shí)作用在單個磨粒上的力，從而可確定結(jié)合劑的比例。
我國至今還無超高速砂輪，圍繞超高速磨削砂輪的設(shè)計(jì)理論及制造安裝等方面的研究剛剛開始。
（2）超高速砂輪的修整超高速單層電鍍砂輪一般不需要修整。特殊情況下利用粗磨粒、低濃度電鍍杯形金剛石修整工具只對個別高點(diǎn)進(jìn)行微米級修整。試驗(yàn)表明，當(dāng)修整器進(jìn)給量在3~5μm時(shí)，不但能保證工件質(zhì)量，而且可以延長砂輪壽命。
對于某些高速磨削，不僅要有高的磨削效率，而且還要有高的磨削質(zhì)量（高加工精度及低的表面粗糙度值），為此，對砂輪應(yīng)有一套完善的修整技術(shù)。
超高速金屬結(jié)合劑砂輪一般采用電解修整，超高速陶瓷結(jié)合劑砂輪的修整粒度對磨削質(zhì)量有重要影響。
日本豐田工機(jī)在gz50超高速外圓磨床的主軸后部裝有全自動修整裝置，金剛石滾輪以25000r/min的速度旋轉(zhuǎn)，采用聲發(fā)射傳感器對cbn砂輪表面進(jìn)行檢測，以0.1μm的進(jìn)給精度對超高速砂輪進(jìn)行修整。
鑒于傳統(tǒng)修整法的局限，人們開發(fā)了多種超硬磨粒砂輪修整法，有在線電解修整法（elid）、雙電極在線修整法、彈性修整法、超聲波振動修整法和激光修整法等，其中激光修整法是解決超硬磨粒砂輪修整的一種理想方法。它具有修整速度快、工效高、節(jié)省砂輪材料、易實(shí)現(xiàn)自動化執(zhí)行在線修整等優(yōu)點(diǎn)。特別是與普通砂輪磨削法修整超硬砂輪相比，激光修整的超硬磨粒砂輪具有良好的磨削性能，在相同磨削條件下，磨削陶瓷時(shí)的磨削力降低10%~15%.試驗(yàn)已表明，金剛石修整過的砂輪產(chǎn)生的磨削力、表面粗糙度值與功率密度為6.0×1010w/m2激光修整的砂輪基本接近。但隨著磨削過程的延續(xù)，若干磨削行程后，激光修整過的砂輪呈現(xiàn)更好的變化趨勢：磨削力保持長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，表面粗糙度值較低。
對于超高速磨削，需要使用7×106pa以上的供液壓力及大的流量，并選擇合適的超高速磨削液供液方法，這樣可使砂輪的容屑空間得到充分清洗，避免砂輪堵塞，引起磨粒發(fā)熱磨損及磨削力增加。
在超高速磨削中，以實(shí)現(xiàn)無磨削液為目標(biāo)，可實(shí)施干式（綠色）磨削方法。如風(fēng)冷卻磨削、液氮冷卻磨削等。
3.超高速主軸和超高速軸承技術(shù)
（1）超高速電主軸技術(shù)當(dāng)前超高速磨削主要采用大功率超高速電主軸，優(yōu)點(diǎn)是主軸慣性轉(zhuǎn)矩小、振動噪聲小，高速性能好，可縮短加減速時(shí)間。但從精度方面看，如何減弱電動機(jī)發(fā)熱以及散熱等將成為今后研發(fā)的課題。目前，德國hofmann公司正在進(jìn)行超高速磨削試驗(yàn)，采用zui大功率為25kw的高頻主軸，來實(shí)現(xiàn)500m/s的砂輪速度，并能在30000r/min和40000r/min轉(zhuǎn)速下正常工作。日本一家軸承廠采用內(nèi)裝配伺服電動機(jī)研制了一種超高速磨頭，在25×104r/min高速下能穩(wěn)定工作。
（2）超高速軸承技術(shù)高速精密軸承是超高速磨削主軸系統(tǒng)的核心部件。它分滾珠軸承、液體靜承、空氣靜承和磁浮軸承四大類。由于滾動軸承有很多優(yōu)點(diǎn)，故目前國外多數(shù)超高速磨床采用滾動軸承、但不可采用鋼球軸承。為了提高其極限轉(zhuǎn)速，常采用下列措施：①提高制造精度等級。②合理選擇材料。為選用陶瓷球和鋼制軸承內(nèi)外圓的混合球軸承，可使其壽命提高3~6倍，極限轉(zhuǎn)速增加60%,而溫升降低30%~60%,其dn值達(dá)到300萬以上。③改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)。德國fag軸承公司開發(fā)的新型超高速主軸軸承，將球直徑縮小至70%,增加了球數(shù)，從而提高了軸承的剛度，若潤滑充分合理，其連續(xù)工作時(shí)的dn值可達(dá)到250萬。采用空心滾動體可減少滾動質(zhì)量，從而減少離心力和陀螺力矩。
日本東北大學(xué)開發(fā)的cnc超高速平面磨床，使用陶瓷球軸承，主軸轉(zhuǎn)速為3×104r/min.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研制的toyodastatebearing軸承，使用速度為200m/s的陶瓷結(jié)合劑cbn砂輪，對回轉(zhuǎn)形零件進(jìn)行了、高精度和高柔性加工。日本東芝機(jī)械公司在asn40加工中心上，采用了改進(jìn)的空氣軸承在大功率下實(shí)現(xiàn)了3×104r/min主軸轉(zhuǎn)速。日本光洋精工株式會社、德國kapp公司曾成功地在其高速磨床上使用了磁浮軸承。磁浮軸承傳動功耗小，維護(hù)成本低，不需要復(fù)雜、昂貴的密封器件，但軸承本身成本太高，控制系統(tǒng)復(fù)雜。德國kapp公司采用的磁浮軸承砂輪主軸，轉(zhuǎn)速可達(dá)到6×104r/min.德國gmn公司的磁浮軸承主軸的轉(zhuǎn)速zui高可達(dá)到104r/min以上。另外，液體靜動承也已逐漸應(yīng)用于高速、磨床。
4.高速進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)
超高速磨削機(jī)床的滑臺驅(qū)動系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代初大多采用大導(dǎo)程滾珠絲杠傳動和增加伺服進(jìn)給電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，一般進(jìn)給速度可達(dá)60m/min.為了能達(dá)到更高的進(jìn)給速度，近幾年出現(xiàn)了直線電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，由于它無間隙、慣性小、剛度大、速度范圍寬、重復(fù)精度高和無磨損，通過控制電路可實(shí)現(xiàn)高速度和高驅(qū)動，在1997年進(jìn)給速度已達(dá)120m/min。
美國的anorad公司是世界上zui著名的直線電動機(jī)生產(chǎn)商，該公司在1988年就推出了無刷直流直線電動機(jī)，并獲得美國。公司主要生產(chǎn)無刷直流直線電動機(jī)（永磁同步直線電動機(jī)），的無鐵芯lz系列直線電動機(jī)有48種型號，作用力為350~4000n,形成了不同結(jié)構(gòu)、不同功率的一系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。目前，國外比較著名的直線電動機(jī)生產(chǎn)和供應(yīng)商除了anorad公司外，還有美國的工業(yè)巨人parker--hannifin、aerotech、kollmorgen公司，德國的siemens、indramat公司，日本三菱、fanuc公司和瑞士的e公司。
德國的indramat公司既生產(chǎn)感應(yīng)式直線電動機(jī)，又生產(chǎn)永磁式直線電動機(jī)，共50多種型號。永磁式具有率（zui高1.72n/w）及高推力密度等特點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，其產(chǎn)品速度能達(dá)到600m/min,推力達(dá)22kn。
瑞士e公司的永磁式直線電動機(jī)很適合做高速機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)為：有很高的電動機(jī)常數(shù)km,將水冷卻系統(tǒng)整合于電動機(jī)繞組中，消除了從電動機(jī)到機(jī)床的熱氣流，力密度很高，可達(dá)到4.9~7.8n/cm2,加速度可達(dá)300m/s2,甚至更高，有很高的伺服剛度，在30~60hz內(nèi)為300n/μm。