磨（mó）削之研磨拋（pāo）光、磨粒流與珩磨（mó）的區別

1、磨（mó）粒流工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨（mó）技（jì）術（shù），起源於20世紀60年代，是一種區別於（yú）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介質，在一定壓力作用下，通過引導流過（guò）工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔（kǒng）口倒（dǎo）圓等（děng）加（jiā）工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極強（qiáng）的磨料，這種加工（gōng）技（jì）術幾乎可以對任意形狀（zhuàng）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，近年來這種技術在航空、航天、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，簡單來說（shuō），就是一種（zhǒng）通過半流體介質進行拋（pāo）光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光（guāng）工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（liào）是由（yóu）非常細小的硬質（zhì）顆粒，混合相（xiàng）關液體，調製（zhì）而成的半流體狀態的介質，磨（mó）料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會（huì）黏（nián）貼工件，是（shì）影響拋（pāo）光去毛（máo）刺質量的關（guān）鍵。磨料通常選材有碳化矽（guī）、白剛玉（yù）、金剛石（shí）等，根據（jù）各自的硬度，對應不同材質的工（gōng）件（jiàn）。例如鋁製品、銅製（zhì）品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的（de）鎢（wū）鋼、合金（jīn）鋼，選用（yòng）白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的（de）原因是，為了提高工件（jiàn）拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾（jiá）持多個工件，一次性加工。二來（lái），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（shí）間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受（shòu）力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設（shè）備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手（shǒu），減少培訓磨合時（shí）間（jiān），又（yòu）可以減少（shǎo）設備故障率，延長（zhǎng）設備使用壽命。

1.2磨粒流特點（diǎn）

(一)可加工內腔複雜的零件（jiàn）

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生（shēng）產

(四)生產效率高（gāo）

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研（yán）磨是將研磨工具(以（yǐ）下簡（jiǎn）稱（chēng）研具)表麵（miàn）嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑（huá）劑,在一定的壓力作用下，使（shǐ）工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從（cóng）工（gōng）件表麵切去一（yī）層極薄的切屑，使（shǐ）工件具有精確的（de）尺寸、準確的幾何形狀和很高（gāo）的表麵粗糙（cāo）度（dù），這（zhè）種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀（zhuàng）研磨（mó）劑塗敷或連續加注（zhù）於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被（bèi）加工的產品與（yǔ）研具（jù）間不斷地滑動與滾動，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（zài）研具表層上，研磨時需在研具（jù）表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為（wéi）糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用（yòng）範圍

設備簡單，精度要求高。

加工（gōng）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（qí）他表麵之間的位置精度（dù）。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵（tiě）、銅鋁（lǚ）及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某（mǒu）些塑料製品等。

研（yán）磨廣泛用於單件小批生產中加工各種高精度型麵，並（bìng）可用於大批大量生（shēng）產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行（háng）包（bāo）括物理和（hé）化學（xué）綜合作用的微量切前，其速度很低，壓（yā）力很小（xiǎo），經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵（miàn）粗糙度一般（bān）能（néng）達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀（zhuàng）精（jīng）度和一些位置精度也可進一步提高。 

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

純切削說

這（zhè）種觀點認為:研（yán）磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲得是（shì）由很多微小的硬磨（mó）粒對工件（jiàn）表麵不（bú）斷切削（xuē），靠磨粒的尖（jiān）劈、衝擊、刮（guā）削（xuē）和（hé）擠（jǐ）壓作用,形成無數條切（qiē）痕重疊（dié）、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆（kē）粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋（shì）許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使（shǐ）用的磨料粒度一序比一序細（xì），而獲得的精度（dù）則一序比一序高。但這種觀點解（jiě）釋不（bú）了用軟（ruǎn）磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒（lì）卻能加工出低粗糙度（dù）表麵（miàn）的實例，顯（xiǎn）然這種觀點不（bú）全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性（xìng）變形。即在工件與研具表麵（miàn）接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下（xià）被“壓平”，填充了低四處，而後形成極（jí）低的表麵粗糖度。住然而在研（yán）磨極軟材料(如鉛、錫等)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（shí），則很難解釋為塑（sù）性（xìng）變（biàn）形（xíng）。實際上，工件（jiàn）在研磨前後有質量（liàng）變化，這說（shuō）明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研磨表（biǎo）麵（miàn）出現了化學變化過程（chéng）。工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;這層薄膜具有化學保護作（zuò）用，但能被軟質磨料除掉。研磨（mó）過程就是工（gōng）件表麵高凸部位形成（chéng）的化合物薄膜不斷被除掉又很快（kuài）形成的過（guò）程（chéng）,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯（xiǎn）微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞（huài）層。這說明研磨不僅是磨料（liào）去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加（jiā）速（sù）了研磨過程。顯然（rán）化學（xué）作用說也不（bú）全（quán）麵。

綜上所述，研磨過程不可能由（yóu）一種觀（guān）點來解（jiě）釋。事實上，研磨是（shì）磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的（de）結果。某一作用（yòng）的主次程度（dù）取決於加工性質及加工過程的進（jìn）展階段（duàn）。

2、拋光

拋光是指利（lì）用（yòng）機械、化（huà）學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方（fāng）法。主要是利（lì）用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使（shǐ）材料表麵發（fā）生塑性（xìng）變形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般（bān）使用油石條、羊毛（máo）輪、砂紙等，以手工操作（zuò）為主，表麵質量要求（qiú）高的可（kě）采用超（chāo）精研（yán）拋的方法。超精研（yán）拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加（jiā）工表麵上，作高速（sù）旋轉運（yùn）動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋（pāo）光方法中表（biǎo）麵粗糙度最好的（de）。光學鏡片模具常采（cǎi）用這種方法。

化學拋光

化學拋光是（shì）材料在（zài）化學介（jiè）質中讓表（biǎo）麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到（dào）平滑麵。該方法可以拋光（guāng）形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高（gāo）。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（pāo）光基本（běn）原理與化學拋光（guāng）相（xiàng）同，即靠選擇（zé）性溶解材料表麵微小凸出部分（fèn），使表麵光滑（huá）。與化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光（guāng）是（shì）利用工具斷麵作超聲（shēng）波振動，通過磨（mó）料（liào）懸浮液拋（pāo）光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中（zhōng）並一起置於超聲波場（chǎng）中，依（yī）靠超聲波的（de）振蕩作（zuò）用，使（shǐ）磨料在工件表（biǎo）麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的（de）液體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，介質主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物（wù）(聚合物狀物質)並摻入磨料製（zhì）成，磨料可采用碳（tàn）化（huà）矽粉末。

磁研磨拋光（guāng）

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

電火花超聲（shēng）複合拋光

為了提高表（biǎo）麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的高（gāo）頻窄脈衝高峰值電（diàn）流的脈（mò）衝電源進行複合拋光，由（yóu）超聲振動（dòng）和電脈（mò）衝的腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅速（sù）降（jiàng）低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工（gōng）、磨削等工藝後的表麵（miàn）可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進（jìn）行拋光。然後是手工油（yóu）石研磨（mó），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#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為（wéi）：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而（ér）不適用於預（yù）硬鋼，因為這樣可能會導致（zhì）預硬鋼（gāng）件表（biǎo）麵損（sǔn）傷（shāng），無法達到預期拋光效果（guǒ）。

精拋

精拋主（zhǔ）要使（shǐ）用鑽石研磨膏。若用拋光布輪（lún）混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的研磨順序是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（yòng）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，會使用到多種工藝（yì），其中珩磨加工是對孔進（jìn）行精整加工的一種（zhǒng）加工方式（shì）。

珩磨工藝是（shì）一種以被加工麵為導（dǎo）向，在一定進給壓力下（xià），通過（guò）工具（jù）和零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌跡為（wéi）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（huò）多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭（tóu）旋轉和往（wǎng）複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉（zhuǎn）運動，工件（jiàn）往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削（xuē）有三種模式：定壓（yā）進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定（dìng）量進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精（jīng）度高：特別是（shì）一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利（lì）於潤滑油（yóu）的存儲及油膜的（de）保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔（kǒng）：通（tōng）孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用（yòng）珩磨加工（gōng）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（jīng）度、圓度、直線度（dù）、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的（de）切削（xuē）過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階（jiē）段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油（yóu）石與孔壁接觸麵積很小，接觸（chù）壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石（shí）表麵因接觸（chù）壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的（de）結合強度下降（jiàng），因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此（cǐ）即（jí）油石自銳（ruì）。

第二階段是破（pò）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（shí）切下的切屑（xiè）小而細，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（cǐ）時磨削不是（shì）靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂（liè）、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表（biǎo）麵的（de）接觸麵積越來越大，極（jí）細的切屑堆積於油石與孔（kǒng）壁之間不（bú）易排除，造成油石堵塞，變得很（hěn）光滑。因此油石切削（xuē）能力極低，相當（dāng）於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵（dǔ）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受到影響。此時應盡（jìn）快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎（suì）切削，不可能產生堵塞切削現象（xiàng）。

因為當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大（dà）於實際磨削量，此時珩磨（mó）壓力增高，從（cóng）而（ér）使磨粒脫落、破碎，切削作用（yòng）增強。

用此（cǐ）種方法珩磨時，為了（le）提高孔精（jīng）度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩磨一定時間（jiān）。

定壓－－定量（liàng）進給珩磨

開始時以定壓進給珩（héng）磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精（jīng）度和表麵（miàn）粗糙度。