磨削之研（yán）磨拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的區別（bié）

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去（qù）毛刺方法，特別是對（duì）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，起源於20世（shì）紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整加工方法（fǎ）。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通（tōng）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（háng）微量去除，可（kě）以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加（jiā）工效果，重要（yào）的是可以降（jiàng）低待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現（xiàn）光整加（jiā）工目的。得益於塑性極強（qiáng）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（zhěng）加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車（chē）和模具等行業得到了（le）廣泛應用。

1—活塞（sāi）　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（zhǒng）通過半流體介質進行拋光去毛（máo）刺的工藝，主（zhǔ）要麵向內孔、以及不規則（zé）形狀（zhuàng）的中（zhōng）小型工（gōng）件。磨粒（lì）流（liú）拋光工藝包含三個（gè）核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件（jiàn），是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材（cái）有碳化矽、白（bái）剛玉、金剛石等，根（gēn）據各（gè）自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件（jiàn），選用碳化矽（guī）磨料（liào）即（jí）可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或（huò）金剛石更為合適。

工裝夾具（jù）

選用夾（jiá）具的原因是（shì），為了提高（gāo）工件拋光去毛（máo）刺的效率。一來，一款夾具上可（kě）以同時夾持多個工件，一次性（xìng）加工。二來，使用工裝（zhuāng）夾具後，退模換工件時，不（bú）必每次（cì）校準，大大減少了停機時間。

工裝夾（jiá）具（jù）設計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工（gōng）件均（jun1）勻受（shòu）力，而不致於使工（gōng）件壓傷。

PLC係統

　　PLC係（xì）統是整個磨粒流設備的控製中心（xīn），PLC係統設計地簡潔、規範，既可（kě）以讓（ràng）操作（zuò）人員更快上手，減少培訓磨（mó）合時間，又可以減少設備故障（zhàng）率，延長設備使（shǐ）用壽命（mìng）。

1.2磨粒（lì）流特（tè）點

(一)可（kě）加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性（xìng）好

(三)可實現自動化生產

(四)生產（chǎn）效率高

(五)可控性及可（kě）預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是（shì）將研磨（mó）工具(以下（xià）簡稱研（yán）具)表麵（miàn）嵌人磨料或敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在（zài）一定的壓力作用下，使工件和（hé）研具接觸並做相對運動，通（tōng）過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準（zhǔn）確的幾何形狀和很（hěn）高的表麵（miàn）粗糙度，這種對工件表（biǎo）麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工（gōng）的產品與研（yán）具（jù）間（jiān）不（bú）斷地滑動與滾動（dòng），從而實現對工件（jiàn）的切削。濕研應用（yòng）較多。

幹研（yán）將磨料（liào）(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需（xū）在研具表麵塗（tú）以少量（liàng）的潤滑劑。幹研多用於（yú）精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可（kě）采用（yòng）。

1.2研磨（mó）的特點及（jí）應用範圍

設備簡單，精度要求（qiú）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（tā）表麵之間的位置精度（dù）。

可加（jiā）工各種（zhǒng）鋼（gāng）、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

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

1.3研磨機理

研磨（mó）的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括（kuò）物理和化學綜（zōng）合作用的微量切前，其（qí）速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙（cāo）度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀（zhuàng）精度和（hé）一些位置精度也可（kě）進一步提高。 

盡管研磨已廣（guǎng）泛應用於機械加工（gōng）中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們對研（yán）磨過程的（de）機理有多（duō）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。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切削（xuē），靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯（cuò）、互相抵消的（de）加工麵。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒較細，切削運動（dòng）不盡相同而（ér）已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導（dǎo）工作（zuò）。例（lì）如，研磨（mó）過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲（huò）得的（de）精度（dù）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，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實（shí）例，顯然這種觀點不全麵。

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。即在工件與研具表麵接觸（chù）運動中，粗糙高凸的部位（wèi）在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充（chōng）了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材（cái）料(如（rú）鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用（yòng）軟基體拋光硬材料（liào）(如光學玻璃（lí）)時，則很難解釋為（wéi）塑性變形。實際（jì）上，工件在（zài）研磨前後有質量變化（huà），這說明不是簡單（dān）的壓平過程。

化（huà）學（xué）作用（yòng）說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化（huà）學變化過（guò）程。工件（jiàn）表麵活（huó）性物質在化學作用（yòng）下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部（bù）位形成的化合物薄膜不斷被除掉又（yòu）很快形成的過（guò）程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米（mǐ）程（chéng）度的破壞層。這說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合物（wù）薄膜的（de）不斷形成過程（chéng），並且（qiě）對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨（mó）粒對工件表麵的切削、活性物（wù）質的化（huà）學（xué）作用（yòng）及工件表麵擠壓（yā）變（biàn）形等綜合（hé）作用的結果。某一作（zuò）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、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表（biǎo）麵的（de）加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵（miàn）進行的修飾加（jiā）工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光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得到平滑麵的拋光方法，一般使（shǐ）用油石條、羊毛輪（lún）、砂紙（zhǐ）等，以手工操作為主，表麵質量要求高（gāo）的可采用超精研拋的方法。超精（jīng）研拋（pāo）是采用特製（zhì）的磨具（jù），在含（hán）有磨料的（de）研拋液中，緊壓在（zài）工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方（fāng）法中表麵粗糙度最好的。光學（xué）鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是（shì）材料在化學介（jiè）質中讓表（biǎo）麵（miàn）微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效（xiào）率高（gāo）。化學拋光得到的（de）表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解（jiě）拋光基（jī）本原（yuán）理（lǐ）與化學拋（pāo）光相同，即靠選（xuǎn）擇（zé）性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。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（shēng）拋光是利（lì）用工（gōng）具斷麵作超聲波振動，通過（guò）磨（mó）料懸浮（fú）液拋光脆硬材（cái）料的（de）一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲（shēng）波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在（zài）工件表麵磨（mó）削拋光。

流體拋光

流體拋光是（shì）依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷（shuā）工（gōng）件表麵達到拋光的目的。流體（tǐ）動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流（liú）過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並（bìng）摻入磨料製成，磨料可采（cǎi）用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

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

電火花超聲複合拋光

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

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火（huǒ）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的旋轉表麵拋（pāo）光（guāng）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（què）劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半（bàn）精拋主要使用（yòng）砂紙（zhǐ）和煤油。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（yòng）適於淬硬的（de）模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於（yú）預（yù）硬鋼，因為這樣可能會（huì）導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光（guāng）效果（guǒ）。

精拋

精拋（pāo）主要使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混合鑽石（shí）研磨粉或研（yán）磨膏（gāo）進行研磨（mó），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來去（qù）除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨（mó）

在（zài）對（duì）零件（jiàn）加工的過程中，會使用到（dào）多種（zhǒng）工藝，其中珩磨加工是對孔（kǒng）進行精整加工的一種加工（gōng）方式。

珩磨（mó）工藝是一種以（yǐ）被（bèi）加工（gōng）麵為導向，在一定進給壓（yā）力下，通過工具和零件的相對運（yùn）動去除加工餘量，其切削軌跡為（wéi）交叉網紋的精孔（kǒng）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，使其壓向工件（jiàn）孔（kǒng）壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件（jiàn）不動；或者珩（héng）磨（mó）頭隻做旋（xuán）轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特（tè）點：

加工精度高：特別是一些（xiē）中小型通孔（kǒng），圓柱度能（néng）達到0.001mm

表麵質量好：表麵為（wéi）交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及（jí）油膜的保持。

加工範圍（wéi）廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向（xiàng）和徑向有間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔能（néng）力強：采用珩磨（mó）加工工藝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（cùn）精度（dù）、圓度、直線度、圓柱度和表麵（miàn）粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定（dìng）壓進（jìn）給珩磨

定壓進給（gěi）中，進給（gěi）機構（gòu）以恒定的壓力壓向（xiàng）孔（kǒng）壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階（jiē）段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗（cū）糙，油石與孔壁（bì）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，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨（mó）粒與粘結劑的結合強度下降，因（yīn）而有（yǒu）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，此即（jí）油石自銳。

第二階段（duàn）是破（pò）碎（suì）切削階段，隨著（zhe）珩磨的進行，孔表麵越（yuè）來越（yuè）光，與（yǔ）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（qiē）下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此（cǐ）時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易（yì）破裂、崩（bēng）碎而形成新的切（qiē）削刃。

第三階段為堵（dǔ）塞切削階段（duàn），繼續珩磨（mó）時油石和（hé）孔表麵的接觸（chù）麵積（jī）越來越大，極細的切屑（xiè）堆（duī）積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞（sāi），變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）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（lì）並嚴重（chóng）發熱（rè），孔的精度和表麵粗糙度均會（huì）受到影響。此時應盡快結束珩磨。

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切削，不（bú）可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切（qiē）削力下降（jiàng）時，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（pò）碎，切削作用（yòng）增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨（mó），當油石進入堵塞切削階段（duàn）時，轉換為定（dìng）量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。