磨削之（zhī）研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別（bié）

1、磨（mó）粒流工（gōng）藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺（cì）方法，特別是（shì）對於（yú）複雜的內部形狀和有（yǒu）挑戰的表麵加工要（yào）求。

磨粒流（liú）加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於（yú）傳統機械（xiè）加（jiā）工的（de）光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引（yǐn）導流過工（gōng）件的待加（jiā）工表麵，磨料對材料形成擠壓並（bìng）進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗（cū）糙度值，實（shí）現光整（zhěng）加工目（mù）的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎（hū）可以對任意（yì）形狀的表麵進行光整加（jiā）工，尤其是（shì）針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的（de）光整（zhěng）加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了（le）廣（guǎng）泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流，簡單來說，就是一種通過半（bàn）流體介質進行拋光去毛（máo）刺（cì）的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨（mó）料

　　軟磨（mó）料是（shì）由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體（tǐ），調製（zhì）而成的半流體狀態的（de）介質，磨料顆粒的大（dà）小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後（hòu）是否會黏貼工（gōng）件，是影響拋光去毛刺質量的關（guān）鍵。磨料通常選材有碳化（huà）矽、白剛玉、金剛石等，根據各（gè）自的硬度，對應不同材質的（de）工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨（mó）料即可。而硬度（dù）較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

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

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻（yún）受力，而（ér）不致於使工件壓（yā）傷。

PLC係統

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

1.2磨粒流特（tè）點（diǎn）

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和（hé）重複（fù）性好

(三)可實現自動化（huà）生產

(四)生（shēng）產效率高

(五)可（kě）控性及（jí）可（kě）預測性好

(六（liù）)加工表麵質好

1、研磨

研磨（mó）是將研磨工具(以（yǐ）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（dìng）的壓力作（zuò）用下，使工件和（hé）研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從（cóng）工件表麵切去一（yī）層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀（zhuàng）和很（hěn）高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密（mì）加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類（lèi）

濕研將液狀研（yán）磨劑塗敷（fū）或連（lián）續（xù）加注（zhù）於研具表（biǎo）麵（miàn），使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實（shí）現對工件的切（qiē）削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研（yán）具（jù）表層上，研磨時需在研具表麵塗以（yǐ）少量的潤滑（huá）劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏（gāo），粗、精（jīng）研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精（jīng）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（dàn）一般不能（néng）提高加工麵與其他表麵之（zhī）間的位置（zhì）精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些（xiē）塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批（pī）生產中加工各種高精（jīng）度（dù）型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的（de）磨粒通過研（yán）具對工件表麵進行包（bāo）括（kuò）物理和化（huà）學綜合作（zuò）用的微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨（mó）的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表（biǎo）麵（miàn）粗糙（cāo）度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何（hé）形狀精度和一些位（wèi）置（zhì）精度也可（kě）進一步提高。 

盡管（guǎn）研磨（mó）已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們對研磨過程的機理有多種觀（guān）點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨（mó）削一樣（yàng），是（shì）一種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠（kào）磨粒的尖劈、衝擊、刮（guā）削和（hé）擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的（de）加工麵（miàn）。它與（yǔ）磨削的差（chà）別隻是磨粒顆粒較細，切削運（yùn）動不盡相同而已。這種觀點在（zài）實際過程中可（kě）以解釋許（xǔ）多現象，也能（néng）指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比（bǐ）一序細，而獲得（dé）的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用（yòng）大顆粒磨粒卻能加工（gōng）出低粗（cū）糙度表（biǎo）麵的實例，顯然（rán）這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變（biàn）形。即在工件與研具表（biǎo）麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用（yòng）下被“壓平”，填充了低四處，而（ér）後形成極低的表麵粗糖度。住然（rán）而在研磨（mó）極軟（ruǎn）材料（liào）(如鉛、錫（xī）等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性（xìng）變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化（huà），這說（shuō）明不是簡單的壓平過程。

化學作用說（shuō）

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化（huà）學變（biàn）化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜（mó）具有化（huà）學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨（mó）過程就是工件表（biǎo）麵高凸部位形成的化合物薄膜不（bú）斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的（de）表（biǎo）麵（miàn）粗糙度。然而，顯微分析表明，經（jīng）研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研（yán）磨（mó）不（bú）僅（jǐn）是（shì）磨（mó）料去除化合物（wù）薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切削（xuē）作用，而化學作用則加速了（le）研磨過程。顯然化學作（zuò）用說也不全麵（miàn）。

綜上所述，研磨過（guò）程不（bú）可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是（shì）磨粒對工件表麵的切削（xuē）、活性物質的化學作用（yòng）及（jí）工件表（biǎo）麵擠壓（yā）變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程（chéng）度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光（guāng）

拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，降低（dī）工件表麵粗糙度（dù），獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行（háng）的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使（shǐ）材料（liào）表麵發生塑性變形而去掉工（gōng）件表麵凸出部得到平滑麵的（de）拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法。超（chāo）精研（yán）拋是采用特製的磨具，在（zài）含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表（biǎo）麵上，作（zuò）高速旋轉運動。利用（yòng）該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是（shì）各種拋光方法（fǎ）中表麵粗糙度最好的。光學（xué）鏡片（piàn）模具常采用這種方法。

化學拋光（guāng）

化學拋（pāo）光是材料（liào）在化學介質中讓表（biǎo）麵微觀凸（tū）出的部分較凹部分（fèn）優先溶解，從而得到平（píng）滑（huá）麵。該方法可以拋光形狀（zhuàng）複雜的（de）工件，可以同（tóng）時拋光很多工件，效率高。化學（xué）拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同（tóng），即靠選擇（zé）性溶解材料表麵微小凸出部分（fèn），使表麵光滑。與化學拋（pāo）光相比，它可消除（chú）陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋（pāo）光

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

流體（tǐ）拋光（guāng）

流體（tǐ）拋光（guāng）是依靠流動（dòng）的液體（tǐ）及其攜帶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動，介質主要采用在較（jiào）低壓力下流過性（xìng）好的特殊化合（hé）物(聚合物狀物質)並摻（chān）入磨（mó）料製成，磨料可采用碳化矽粉末（mò）。

磁研磨拋光

磁研磨（mó）拋光是利（lì）用磁性（xìng）磨料在磁場（chǎng）作用下形成磨料刷，對（duì）工件磨削加工。這（zhè）種方法加工效率高（gāo），質量好（hǎo），加（jiā）工條件容易控製。。

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以上工件（jiàn）的拋光速度，采用超聲（shēng）波與專用的（de）高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋（pāo）光，由（yóu）超聲振動和電脈衝（chōng）的腐蝕（shí）同時作（zuò）用於工（gōng）件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工藝過程（chéng）

粗拋

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

半精（jīng）拋

半（bàn）精拋主要使用（yòng）砂紙和煤油（yóu）。砂（shā）紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙（zhǐ）隻用適於淬硬的（de）模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼（gāng），因為這樣可能（néng）會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光（guāng）效果。

精拋

精拋主（zhǔ）要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則（zé）通常的研磨順序是（shì）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1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多種（zhǒng）工藝，其中珩磨加工是對孔進行精整加工（gōng）的一種加工方（fāng）式。

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和（hé）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，由漲開機構將油石沿徑（jìng）向漲開，使其壓（yā）向工件孔壁，以便產生一定（dìng）的接觸麵（miàn）。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有三種模式：定壓進給珩（héng）磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高（gāo）：特別是一些（xiē）中小型通（tōng）孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質（zhì）量好：表麵為交（jiāo）叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切（qiē）削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工（gōng）藝可以通過去除最少加（jiā）工餘（yú）量而極大地改（gǎi）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珩磨的切削過程

定壓進給珩磨（mó）

定壓進給中，進給機構（gòu）以恒定（dìng）的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第（dì）一個階段是脫落切削階段，這種定壓（yā）珩磨，開始（shǐ）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。而油石表麵因接觸壓力大，加上（shàng）切屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗，使（shǐ）磨粒與粘結（jié）劑的結合強（qiáng）度下降（jiàng），因而有的磨粒（lì）在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段（duàn）是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑（xiè）對粘結（jié）劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不（bú）是靠新（xīn）磨粒，而是由磨粒尖端切（qiē）削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而（ér）形成新的切削刃。

第（dì）三階段為堵（dǔ）塞切削階段，繼（jì）續珩（héng）磨時油石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（yì）排除，造（zào）成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼（jì）續珩磨，油石（shí）堵塞嚴重而產生（shēng）粘結性堵塞時，油石完全失去（qù）切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙（cāo）度均會受到影響。此時應盡快結束珩（héng）磨。

定量進給珩磨

定（dìng）量進給珩磨（mó）時，進給（gěi）機構（gòu）以恒定（dìng）的速度擴張進給，使磨粒強製性地切（qiē）入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞（sāi）切削現象。

因為當油石產生堵塞切削（xuē）力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力（lì）增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強（qiáng）。

用此種方法珩磨時，為（wéi）了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進（jìn）給珩磨

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