磨（mó）削之研磨拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方法，特別是對於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓（yā）珩磨技術，起源（yuán）於20世紀60年代，是一（yī）種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有（yǒu）一定黏性的流動磨料（liào）介質（zhì），在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表（biǎo）麵，磨料對材料（liào）形成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是（shì）可以降低待加工表（biǎo）麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加（jiā）工技術幾乎可以對任意形狀（zhuàng）的表麵進行光整加工，尤其是針對難以（yǐ）加工的複（fù）雜內（nèi）腔表麵，能取得較好（hǎo）的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模（mó）具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單（dān）來說，就是一種通過半流（liú）體介質進行拋光去（qù）毛（máo）刺的工藝，主要麵向內孔、以（yǐ）及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工（gōng）藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟（ruǎn）磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合（hé）相關液（yè）體，調（diào）製而成的半流體狀（zhuàng）態的介質，磨料顆（kē）粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱（rè）後是否會黏貼工件，是影響拋（pāo）光去毛刺質（zhì）量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金（jīn）剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質（zhì）的工件。例如（rú）鋁（lǚ）製品、銅製品工件，選用碳化矽磨（mó）料即可。而硬度較高的鎢鋼（gāng）、合金鋼，選用（yòng）白剛玉（yù）或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具（jù）的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾具上（shàng）可以同時夾持多個（gè）工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝（zhuāng）夾具設計的（de）關（guān）鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工（gōng）件均勻受力，而不致於（yú）使（shǐ）工件壓傷。

PLC係統（tǒng）

　　PLC係統是（shì）整個磨粒流設備（bèi）的控製中心，PLC係統（tǒng）設計地簡潔、規範，既可以讓（ràng）操作人員更快上手，減少培訓磨（mó）合時間，又可以減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可（kě）加工（gōng）內腔複雜的零件

(二)均勻性和重（chóng）複性好（hǎo）

(三（sān）)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並（bìng）添加潤滑劑,在一定的壓力作用（yòng）下，使（shǐ）工件和研具接觸並做相對（duì）運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件（jiàn）具有（yǒu）精確的尺寸、準確的（de）幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵（miàn）進行最終精密加工的方（fāng）法，叫做研磨。

1.1研（yán）磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加（jiā）注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加（jiā）工的產品與（yǔ）研具間不斷地滑動與（yǔ）滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑（jì）為糊狀的研磨膏，粗、精研（yán）均可（kě）采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵與其他表麵之（zhī）間的位置精度。

可加工各種（zhǒng）鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄鐵（tiě）、銅鋁及其合金、硬（yìng）質合（hé）金、陶瓷、玻璃（lí）及某（mǒu）些塑料製品等。

研磨（mó）廣泛用於單件小（xiǎo）批生產中加工各種高精度型麵，並可（kě）用於（yú）大批大量生產中。

1.3研磨機（jī）理

研磨的實質是用遊離的磨（mó）粒通過研具對工件表麵進行包括物理和化學綜合（hé）作用的微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的（de）工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何（hé）形（xíng）狀精度和一（yī）些位置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣（guǎng）泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效（xiào）果,但人們（men）對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精（jīng）度的（de）獲得是由（yóu）很多微（wēi）小的硬磨粒對（duì）工件表麵（miàn）不斷切削（xuē），靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成（chéng）無數條切（qiē）痕重疊、互相交錯、互相抵消的加（jiā）工麵。它與磨削（xuē）的差別隻是磨粒（lì）顆粒（lì）較細，切（qiē）削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中（zhōng）可以解釋許多現象，也能指導工（gōng）作（zuò）。例（lì）如，研磨過程中使用的磨料（liào）粒度一序比（bǐ）一（yī）序細，而獲得的（de）精度則一序比一序（xù）高（gāo）。但這種觀點解（jiě）釋不了（le）用軟磨料加工硬（yìng）材（cái）料，用（yòng）大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵（miàn）。

塑性變形說

這種（zhǒng）觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在（zài）工件與研具表麵接觸（chù）運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠（jǐ）壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而（ér）在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時（shí），產生塑性變形是有可能（néng）的;而用軟基體（tǐ）拋光硬材料(如（rú）光（guāng）學玻（bō）璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變形。實際上，工件在研磨前後有質量（liàng）變化，這說明不是簡單的（de）壓平過程。

化（huà）學作用說

這種觀點認為:被研磨（mó）表麵出現了（le）化學變（biàn）化過程。工（gōng）件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了（le）一層化合物薄膜;這（zhè）層薄膜（mó）具有化（huà）學保護作（zuò）用，但能被軟質磨料除掉。研磨（mó）過程就是（shì）工件（jiàn）表麵高凸部（bù）位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程（chéng）,最（zuì）後獲得較（jiào）低的（de）表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層（céng）約有微米程度（dù）的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去（qù）除化合物（wù）薄膜的不斷形成過（guò）程，並且對表麵層有（yǒu）切削作用，而化學作用則加速了研磨過（guò）程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能（néng）由一種（zhǒng）觀點來解釋（shì）。事實上，研磨是磨（mó）粒（lì）對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓（yā）變形等綜合作用的（de）結果。某一作用的主（zhǔ）次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或（huò）電化學的（de）作（zuò）用（yòng），降低工件（jiàn）表麵粗糙度，獲得（dé）光亮、平整表（biǎo）麵的（de）加工（gōng）方法。主要是利用拋（pāo）光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋光的分類

機（jī）械（xiè）拋光

機械拋光（guāng）是靠切削或使材料表麵發生（shēng）塑性變形而去掉工件表麵凸出部（bù）得到平滑麵（miàn）的拋光方（fāng）法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手（shǒu）工操作為主，表麵質量要（yào）求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨（mó）料的研拋液（yè）中，緊壓在工（gōng）件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利（lì）用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度（dù），是各種拋光方法中表麵（miàn）粗糙度最好的。光學鏡片模具（jù）常采用這種（zhǒng）方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表（biǎo）麵微觀凸出的部（bù）分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率（lǜ）高。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解（jiě）拋光基本原理與（yǔ）化學拋光相同，即靠選擇性溶（róng）解材料表（biǎo）麵微小（xiǎo）凸出部分，使表（biǎo）麵光滑。與化學（xué）拋光相比，它可消除陰（yīn）極（jí）反應的影（yǐng）響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利用（yòng）工具斷麵作（zuò）超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法（fǎ）。將工件放入磨料懸（xuán）浮液中並一起置於超（chāo）聲波場中（zhōng），依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋（pāo）光

流體拋光（guāng）是依靠流動（dòng）的液體及其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓驅（qū）動，介質主要采用在較低壓力（lì）下流過性（xìng）好的（de）特（tè）殊化合物(聚合物（wù）狀物質)並摻（chān）入磨料製成，磨料（liào）可采用碳化矽粉末。

磁研（yán）磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件（jiàn）容易控製。。

電火（huǒ）花超聲複合拋光

為了提高表麵（miàn）粗糙度Ra為1.6 μm以上工（gōng）件的拋光速度，采用超聲（shēng）波與專用的高頻窄脈衝高（gāo）峰值電流的脈（mò）衝電源進行複合拋光，由（yóu）超聲振動和電脈衝的腐蝕同（tóng）時作用（yòng）於工件表（biǎo）麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵（miàn）拋光機（jī）進行拋光。然後是手工（gōng）油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半（bàn）精（jīng）拋

半精（jīng）拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實（shí）際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預（yù）硬鋼，因（yīn）為這樣可能會導致預硬鋼（gāng）件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精（jīng）拋

精拋主要（yào）使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混（hún）合鑽石研磨（mó）粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則（zé）通常（cháng）的研磨順序（xù）是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除（chú）1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

在對零（líng）件加（jiā）工的過程（chéng）中，會使用到多種工（gōng）藝，其中珩磨加工是對孔進行（háng）精整加工的一種（zhǒng）加工方式。

珩磨工藝是一種以被加工麵（miàn）為（wéi）導向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運（yùn）動去除加工餘量，其切削軌跡（jì）為交叉網紋的（de）精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由（yóu）漲開機構將油石沿徑向（xiàng）漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨（mó）頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭（tóu）隻做旋轉運（yùn）動，工件往複運動，從而實現珩磨（mó）。

珩磨（mó）的切削有三種模式（shì）：定壓進給（gěi）珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩磨（mó）。

3.2珩磨加（jiā）工的特點：

加工精度（dù）高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好（hǎo）：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加（jiā）工（gōng）各種圓柱形孔：通孔（kǒng）、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘（yú）量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝（yì）可以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的（de）切（qiē）削過（guò）程

定壓進給珩（héng）磨

定壓進（jìn）給中，進給機構以恒定的壓力（lì）壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接（jiē）觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗（hào），使（shǐ）磨粒與粘結劑的結合（hé）強度下降（jiàng），因而有（yǒu）的磨（mó）粒在切削壓力的作用（yòng）下（xià）自（zì）行脫落，油石（shí）麵即露出新磨粒，此即油（yóu）石自銳。

第二階段是（shì）破碎切削（xuē）階段，隨著珩磨的進行（háng），孔表麵越來越光，與油石接觸麵積（jī）越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切（qiē）削效率（lǜ）降低。同（tóng）時切下的切屑（xiè）小而細（xì），這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很（hěn）少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖（jiān）端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時（shí）油石（shí）和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔（kǒng）壁之間不易排（pái）除，造成（chéng）油石堵塞，變得很光滑。因此油石切（qiē）削能力極低，相當於（yú）拋光。若（ruò）繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗（cū）糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩（héng）磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定（dìng）的速度擴張進給，使磨粒強（qiáng）製性地切入工件（jiàn）。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削（xuē），不可能產生（shēng）堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩（héng）磨壓力增（zēng）高，從而（ér）使磨粒脫落、破碎，切削作用（yòng）增強。

用此種方法（fǎ）珩磨時，為（wéi）了提高孔精度（dù）和表麵粗糙度，最後可用（yòng）不進給珩磨一定時（shí）間（jiān）。

定（dìng）壓－－定量進給珩磨

開始時以定（dìng）壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率（lǜ）。最後可用不進給珩磨，提高（gāo）孔的精度和表麵粗糙度。