磨削之研磨拋光、磨粒（lì）流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料（liào）流加工(AFM)工藝是理想的拋（pāo）光和去毛刺方法，特別是對於（yú）複雜的內部形（xíng）狀和有挑戰（zhàn）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）技術，起源於20世紀60年代，是一種區別（bié）於傳統機械（xiè）加工的光整（zhěng）加工方法。利（lì）用具有一定黏性的流動磨料介（jiè）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（jìn）行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒（dǎo）圓等加工效果，重要的是可以降（jiàng）低待加（jiā）工表麵的粗糙度值，實現光整加（jiā）工目的。得益於塑性極強的磨料，這（zhè）種加工技術幾乎可（kě）以對任意形狀的表麵進行光（guāng）整加工，尤其是針（zhēn）對難以加工的複雜內腔表麵，能取（qǔ）得較好的光整（zhěng）加工效果，近年來這種技術（shù）在航空、航天、汽車（chē）和（hé）模具等行業得到了廣泛（fàn）應用。

1—活塞（sāi）　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸體

1.1工藝係（xì）統

磨粒流，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過半流體介（jiè）質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則（zé）形狀（zhuàng）的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨（mó）料、夾具與（yǔ）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（tǐ），調製而成的半流體狀態的介質（zhì），磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會（huì）黏貼工件，是影響拋光去毛刺質（zhì）量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根（gēn）據各自的硬度，對應不同材（cái）質的工件。例如鋁（lǚ）製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合（hé）金鋼，選用白剛玉或金剛（gāng）石更為合適。

工裝夾具

選（xuǎn）用夾具的原（yuán）因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上（shàng）可以同（tóng）時夾持多個工件，一次性加工（gōng）。二來，使用工裝夾具後，退模換工件（jiàn）時，不必（bì）每次校準，大大減（jiǎn）少了停機時（shí）間。

工裝夾具設（shè）計的關鍵在（zài）於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷（shāng）。

PLC係（xì）統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係（xì）統設計地簡潔、規範，既（jì）可以讓操作人員（yuán）更快上手（shǒu），減（jiǎn）少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨（mó）粒（lì）流特點

(一（yī）)可加工內腔複雜的零（líng）件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產（chǎn）

(四)生產效率高

(五)可控（kòng）性及可預測性好

(六)加工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨（mó）工（gōng）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（yā）力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨（mó）料作用，從工件表（biǎo）麵切去一層極薄的切屑，使（shǐ）工件具有（yǒu）精確的尺寸、準（zhǔn）確的幾何形狀和很高的表麵粗（cū）糙度（dù），這種對工件表麵進行（háng）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（liào）(W14～W5)在被加工的產（chǎn）品與研具間不（bú）斷地滑動（dòng）與滾動，從（cóng）而實現對工件的切削。濕研應用較（jiào）多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓（yā）嵌在研具表（biǎo）層（céng）上，研磨時需在研具表麵塗以少量（liàng）的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特（tè）點（diǎn）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（yǔ）其他表麵之間的位置（zhì）精（jīng）度。

可加工各種鋼（gāng）、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁（lǚ）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（chǎn）中（zhōng）加工各種高精度（dù）型麵，並（bìng）可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質（zhì）是用遊（yóu）離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理（lǐ）和化學綜合（hé）作用的微量切前，其速度很（hěn）低，壓力很小，經過研磨的工件可獲（huò）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（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些（xiē）位置精度也（yě）可進一步提高。 

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

純切削說

這種觀點認為（wéi）:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲得是（shì）由很多（duō）微小（xiǎo）的（de）硬磨粒對工（gōng）件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數（shù）條切痕重疊、互相交錯、互（hù）相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒（lì）較細，切削（xuē）運動（dòng）不（bú）盡相同而已。這種觀點在實際（jì）過程中可（kě）以（yǐ）解釋許多現（xiàn）象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細（xì），而獲（huò）得的精度則一序比一序高。但這種觀點解（jiě）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例，顯然這種觀點不全（quán）麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙（cāo）高（gāo）凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成（chéng）極低的表麵粗糖度（dù）。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等（děng）)時，產生塑性變形（xíng）是有可能的;而用軟基（jī）體拋光硬材料(如光學玻璃)時（shí），則很難解釋為（wéi）塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質（zhì）量（liàng）變化，這說明不（bú）是簡單的（de）壓平過程。

化學作用（yòng）說

這種觀點認為:被（bèi）研磨表（biǎo）麵出（chū）現了化學（xué）變化過程。工件表麵活性物質在化學（xué）作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具（jù）有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過（guò）程就是工件表麵高凸（tū）部位（wèi）形成的化合（hé）物薄膜不斷被除掉又很（hěn）快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗（cū）糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微（wēi）米程度的破壞層。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（chéng），並且對表麵層有切削作用，而化（huà）學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜（zōng）上所述，研磨過程不可能由一種觀（guān）點來（lái）解釋。事實上，研磨是（shì）磨粒對工件表麵的切削、活（huó）性物質的化學作用（yòng）及工件表麵擠壓變形等綜合作（zuò）用的結果。某一作用的主次（cì）程（chéng）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（lì）用機械（xiè）、化學或電（diàn）化學的作用，降（jiàng）低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和（hé）磨料顆（kē）粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械（xiè）拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工（gōng）件表麵凸（tū）出部得到（dào）平（píng）滑麵的拋（pāo）光方法，一般（bān）使（shǐ）用油石條、羊毛輪、砂（shā）紙等，以手（shǒu）工操（cāo）作為主（zhǔ），表麵質量要求高的可采用超精研（yán）拋的方（fāng）法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊（jǐn）壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動（dòng）。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（fǎ）中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學（xué）拋（pāo）光

化學拋（pāo）光是材料在（zài）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。該方法可以拋光形狀（zhuàng）複雜的（de）工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電（diàn）解拋光基本原理與化（huà）學拋光相同（tóng），即靠選擇性溶（róng）解材料表麵微小凸出部分，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

超聲拋光是利用工（gōng）具斷麵作超（chāo）聲波振動，通過（guò）磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工（gōng）方法。將工件（jiàn）放入磨料懸浮液中並一（yī）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。

流體拋光

流體拋光是依靠（kào）流動的液體及其攜帶的磨（mó）粒衝刷工件表麵達到拋光的（de）目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較（jiào）低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物（wù）狀物質)並摻（chān）入磨料製成（chéng），磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用磁（cí）性磨料在磁場作用（yòng）下形成磨料刷（shuā），對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控（kòng）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（shàng）工件的拋光速（sù）度，采用超聲波與專用的高頻（pín）窄脈衝高（gāo）峰（fēng）值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙（cāo）度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精（jīng）銑、電火花加工、磨削等（děng）工藝後的表麵可以選擇轉速在（zài）35 000～40 000 r/min的旋轉（zhuǎn）表麵拋光（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（rùn）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煤油。砂紙的號數依次（cì）為（wéi）：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以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷（shāng），無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要（yào）使用鑽石研（yán）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（shǐ）用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精整加工（gōng）的一種加工方式。

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（guò）工具和零件的相對（duì）運動（dòng）去除加工餘量，其切削軌跡（jì）為交叉網紋的精孔加工（gōng）工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的一（yī）條或多條油石，由漲開機構（gòu）將油石沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向工件孔壁，以便產生一定（dìng）的接（jiē）觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件（jiàn）不動；或（huò）者珩磨（mó）頭隻做旋轉運動（dòng），工件（jiàn）往複運動，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：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵（miàn）為交叉網紋，有（yǒu）利於潤滑油的（de）存儲及油膜的保持。

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

切削餘量少。

糾孔能力強（qiáng）：采用（yòng）珩磨（mó）加工工（gōng）藝可以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓（yuán）的尺寸精度、圓（yuán）度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程（chéng）

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中，進給機構（gòu）以恒定的壓力（lì）壓向孔壁（bì），分三個階段。

第一個階段是脫落切削階（jiē）段，這（zhè）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。而油石表麵因接觸壓力大，加上切（qiē）屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切（qiē）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。

第二階段是破碎切削（xuē）階（jiē）段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石（shí）接（jiē）觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削（xuē）效率降低。同（tóng）時切下的切（qiē）屑（xiè）小而細，這些切屑對粘（zhān）結（jié）劑的磨耗也很小。

因此，油石磨（mó）粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端（duān）切削（xuē）。因而（ér）磨（mó）粒尖端負荷很（hěn）大，磨（mó）粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞（sāi）切削（xuē）階段，繼續（xù）珩磨時油石和孔（kǒng）表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能（néng）力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵（dǔ）塞嚴重而產生粘結（jié）性堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並嚴重發熱，孔的精度和（hé）表麵粗糙度均會受到影（yǐng）響。此時應盡快結束珩磨。

定量進（jìn）給珩磨

定量進給（gěi）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（zài）脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵（dǔ）塞切削（xuē）力下降（jiàng）時，進給量大於實際磨（mó）削量，此時珩磨壓力增高，從而（ér）使磨粒脫落、破（pò）碎，切削作用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

開始（shǐ）時以定（dìng）壓進給珩磨（mó），當油石（shí）進（jìn）入堵塞切削階段時，轉換（huàn）為定量進給珩磨，以提高（gāo）效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。