磨削之研磨拋（pāo）光、磨粒（lì）流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝（yì）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）又稱為擠壓珩磨技術（shù），起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機（jī）械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去（qù）除，可以達到去除毛刺（cì）飛（fēi）邊、孔口倒圓等（děng）加工（gōng）效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現（xiàn）光整加（jiā）工目的。得（dé）益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光（guāng）整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種（zhǒng）技術在航空、航天（tiān）、汽車和模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（mó）粒流，簡單（dān）來說，就是一種通（tōng）過半（bàn）流體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中（zhōng）小型（xíng）工件。磨粒流（liú）拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係（xì）統：

軟磨料

　　軟（ruǎn）磨料是由非常細小的（de）硬質顆粒，混合（hé）相關液（yè）體，調製而成的半（bàn）流體狀態的介質，磨（mó）料（liào）顆（kē）粒的大小、硬（yìng）度，以及半流（liú）體的粘（zhān）稠（chóu）度、遇熱後（hòu）是（shì）否會黏貼工（gōng）件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有（yǒu）碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製（zhì）品工件，選用碳（tàn）化矽磨料即可。而（ér）硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或（huò）金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提（tí）高工件拋光去毛刺的效（xiào）率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件（jiàn），一次性（xìng）加工。二來，使用工裝夾具後，退模換（huàn）工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計（jì）的關鍵在於，在（zài）提升效率的前提下，如（rú）何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是（shì）整個磨粒流（liú）設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓（ràng）操作人員更（gèng）快上手，減少（shǎo）培訓磨合時間，又可以（yǐ）減少設備故障率，延（yán）長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二（èr）)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生（shēng）產

(四)生產效率高

(五)可控性及可（kě）預（yù）測性好

(六)加工表麵質好（hǎo）

1、研磨

研磨是將研（yán）磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使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（qiē）去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確（què）的幾何形狀和很高（gāo）的表麵粗糙（cāo）度，這種對工件表麵進行最終精密加（jiā）工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀（zhuàng）研磨劑（jì）塗（tú）敷（fū）或連續（xù）加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加（jiā）工的產品與研具間不斷地滑（huá）動與滾動，從而實現對工件（jiàn）的切削。濕（shī）研應（yīng）用較多。

幹研將（jiāng）磨（mó）料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表層（céng）上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤（rùn）滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研（yán）磨劑（jì）為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨的（de）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（de）精度和很低的Ra值。但一（yī）般不能提高加工麵與（yǔ）其（qí）他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄鐵、銅鋁及（jí）其合金、硬質合金（jīn）、陶瓷（cí）、玻璃及某些塑料製品（pǐn）等（děng）。

研磨廣泛用於單件小批生（shēng）產中加工各種高精度型麵，並可用於大（dà）批大量生產中。

1.3研磨（mó）機理

研磨的實質是用遊離的磨粒（lì）通過研具對工（gōng）件（jiàn）表麵進行（háng）包括物理和（hé）化學（xué）綜合作用的微量切前，其（qí）速度（dù）很低，壓力很小，經過研磨（mó）的工件可獲得0.001mm以內的尺（chǐ）寸誤差，表麵（miàn）粗糙（cāo）度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾何形狀（zhuàng）精度和一些位置精度也可進（jìn）一步提高。 

盡管研磨已廣泛應（yīng）用於機械加工中（zhōng），並且獲得了最佳（jiā）的工藝效果（guǒ）,但人們（men）對研磨過程的機（jī）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（zhǒng）純切削過程。最（zuì）終精（jīng）度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨（mó）粒（lì）的尖劈、衝（chōng）擊、刮削和（hé）擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互（hù）相（xiàng）抵消的加工（gōng）麵。它與磨削的（de）差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已（yǐ）。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現（xiàn）象，也（yě）能指（zhǐ）導工（gōng）作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一（yī）序比一序細，而獲得（dé）的精度則一（yī）序比一序高。但（dàn）這種觀點解釋不了用軟磨料加（jiā）工硬材料，用大顆（kē）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。

塑性變（biàn）形說

這種觀點認為在研磨（mó）時，表麵發（fā）生了級（jí）性變形。即在工件（jiàn）與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了（le）低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨（mó）極軟材料(如鉛、錫（xī）等)時，產生（shēng）塑性變（biàn）形是有可（kě）能的;而用軟基體拋光（guāng）硬材料(如光學（xué）玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨（mó）前後（hòu）有質量變化，這說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（xiàn）了化學變化過（guò）程。工件表（biǎo）麵活性物（wù）質在化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物（wù）薄（báo）膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件（jiàn）表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被（bèi）除掉又（yòu）很快形成的過程,最後獲得較低（dī）的表麵粗（cū）糙度（dù）。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層（céng）。這說明研磨不僅是磨料（liào）去除化（huà）合物薄膜的不斷形成過程，並且對（duì）表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學（xué）作用說也不全麵。

綜上（shàng）所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表（biǎo）麵的切削、活性物質的（de）化學（xué）作用及（jí）工件表麵（miàn）擠（jǐ）壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次（cì）程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光（guāng）是指利用機械（xiè）、化學或電化學的作用（yòng），降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法（fǎ）。主要是利用拋光工具和磨（mó）料（liào）顆粒等對工件（jiàn）表麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光（guāng）

機械拋光是靠切（qiē）削或使材料表麵發生塑（sù）性變形而去掉工件表麵凸出部得到（dào）平滑麵的拋（pāo）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（yào）求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用（yòng）特製的磨具，在含（hán）有磨料的研拋液中，緊壓在工件（jiàn）被加工表（biǎo）麵上，作高速旋轉（zhuǎn）運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵（miàn）粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光（guāng）是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可（kě）以拋光形狀複（fù）雜（zá）的工件，可以同時拋光很多工件，效（xiào）率高。化學拋光得到的表麵（miàn）粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

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

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利用工具斷麵作超聲波振（zhèn）動，通過磨料懸浮（fú）液拋光脆硬材料（liào）的一種加（jiā）工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件（jiàn）表麵磨削拋光（guāng）。

流體拋光

流體（tǐ）拋光是（shì）依靠（kào）流動的液體及（jí）其攜（xié）帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的（de）目的（de）。流（liú）體動力研磨是由液（yè）壓驅動，介質（zhì）主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質（zhì）)並摻入磨料製成，磨料可采用碳（tàn）化矽粉（fěn）末。

磁研（yán）磨拋光（guāng）

磁研磨拋光是利用（yòng）磁性磨料（liào）在磁場作用下形（xíng）成磨料刷，對工件（jiàn）磨削加（jiā）工。這種（zhǒng）方法加工效率高，質量（liàng）好，加工條件（jiàn）容易控製。。

電火花（huā）超聲複合（hé）拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以（yǐ）上工件的拋光速度，采用超（chāo）聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電（diàn）流的脈衝電（diàn）源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的（de）腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗（cū）拋

精（jīng）銑、電火花加工（gōng）、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉（zhuǎn）速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋光。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。使用順序（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和（hé）煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以（yǐ）上)，而不適用於預（yù）硬鋼，因（yīn）為這樣可能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（shǐ）用鑽石研磨膏。若用（yòng）拋（pāo）光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進（jìn）行（háng）研磨，則通（tōng）常的研磨順（shùn）序是（shì）9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨（mó）膏和拋光布輪可（kě）用來去（qù）除1 200#和1 50 0#號砂紙留（liú）下的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是（shì）一種以（yǐ）被加工麵為（wéi）導向，在（zài）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，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝（yì）。

3.1珩磨原（yuán）理

珩磨是利（lì）用安裝於珩磨頭圓周上的一（yī）條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定（dìng）的接觸麵。同時（shí）珩磨頭（tóu）旋轉和往複運（yùn）動。零件（jiàn）不動；或者珩（héng）磨頭隻做旋（xuán）轉運動，工件往複運（yùn）動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工（gōng）精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）能（néng）達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及（jí）油膜的保持。

加工範圍廣：主（zhǔ）要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩（héng）磨的切削過程

定壓進給珩磨（mó）

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓（yā）向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切（qiē）削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔（kǒng）壁接觸麵積很小，接觸（chù）壓力大，孔壁的凸出部分很快（kuài）被（bèi）磨去。而油石表（biǎo）麵（miàn）因接觸（chù）壓力大，加（jiā）上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓（yā）力的作用下自行脫（tuō）落，油石麵即（jí）露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油（yóu）石接觸麵積越來越大，單位麵（miàn）積（jī）的接（jiē）觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這（zhè）些切屑對（duì）粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫（tuō）落很少，此時（shí）磨（mó）削不是靠新磨粒，而是由（yóu）磨粒尖端（duān）切削（xuē）。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。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸（chù）麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵（dǔ）塞（sāi），變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩（héng）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，孔的精度和表麵粗糙度均會（huì）受（shòu）到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量（liàng）進給珩磨

定量進給珩磨（mó）時，進給機構以（yǐ）恒定的速度擴（kuò）張（zhāng）進給，使磨粒強製性地切入工件。因此（cǐ）珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

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

用此（cǐ）種方法珩磨時，為了提高孔（kǒng）精度和表麵粗糙度，最後（hòu）可用不進給珩磨一（yī）定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始（shǐ）時以定壓（yā）進給珩磨，當油（yóu）石進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最（zuì）後可用不進（jìn）給珩磨（mó），提高孔的精度和（hé）表麵粗糙度。