磨削之（zhī）研磨拋（pāo）光、磨（mó）粒流與珩磨的區（qū）別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的（de）拋光和去毛刺（cì）方法，特（tè）別是對於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵（miàn）加工要求。

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（shì）紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光（guāng）整加工方法。利用具有一定黏性的流動（dòng）磨料介質，在（zài）一定壓力作用（yòng）下，通過引導流過工件的待加工（gōng）表麵，磨料對材料形成擠壓並進（jìn）行微（wēi）量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒（dǎo）圓等加工（gōng）效果，重要的（de）是可以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度值（zhí），實現光整加（jiā）工（gōng）目（mù）的。得益於塑性極強的磨料，這種（zhǒng）加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得（dé）較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空（kōng）、航天、汽車和模具等行（háng）業（yè）得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體（tǐ）

1.1工藝係統

磨粒流（liú），簡單來說，就是一種通（tōng）過半流體介（jiè）質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工（gōng）件。磨粒流拋光工藝包（bāo）含三個核心要素，即軟磨料（liào）、夾（jiá）具（jù）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（yè）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，是影響拋光去毛刺質量（liàng）的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等（děng），根據各自的（de）硬度，對應不（bú）同材質的工件。例如鋁製（zhì）品、銅製品工件，選用碳化（huà）矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白（bái）剛玉或金剛石更為合適。

工裝（zhuāng）夾具（jù）

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多（duō）個工件，一（yī）次性加工。二來（lái），使用工（gōng）裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了（le）停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提（tí）升效率的前（qián）提下（xià），如（rú）何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中（zhōng）心，PLC係（xì）統設計地簡（jiǎn）潔、規範，既可以讓操作人員更快（kuài）上手，減少培訓磨合時間，又可以減（jiǎn）少設備故障率，延長設（shè）備（bèi）使用（yòng）壽命。

1.2磨粒流特點

(一)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

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質（zhì）好

1、研（yán）磨

研磨是將研（yán）磨工具(以下簡稱（chēng）研具（jù）)表（biǎo）麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添（tiān）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運動（dòng），通過磨料作用（yòng），從工件表麵切去一層極（jí）薄的切屑，使工件（jiàn）具有精確（què）的（de）尺寸、準確的幾何（hé）形狀和很高的表麵（miàn）粗糙度，這種對工件（jiàn）表麵進行最終精密加工的方（fāng）法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將（jiāng）液狀研磨劑塗（tú）敷或連續加注於研具表麵，使磨料（liào）(W14～W5)在被（bèi）加工的產品與研（yán）具間不斷地滑動與滾動，從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)均勻地壓嵌在研具表層上，研（yán）磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精（jīng）研。

半幹研（yán）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（diǎn）及應用範圍

設備簡單，精度要（yào）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其他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、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（liào）製品等。

研磨（mó）廣泛用於（yú）單（dān）件小批生產中加工各種高精度型麵，並可用於大批大（dà）量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用（yòng）遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理和化學綜合（hé）作（zuò）用的微量切前，其速度很低，壓力很（hěn）小，經過研磨的工件（jiàn）可獲得（dé）0.001mm以內的尺（chǐ）寸誤差（chà），表麵粗糙度一般（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最小（xiǎo）可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾何形狀精度和（hé）一些（xiē）位置精度也可進一步提（tí）高。 

盡管研磨已廣泛應用（yòng）於機械加工中（zhōng），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。最終精度的獲（huò）得是由很多微小的硬磨粒對（duì）工件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮（guā）削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互（hù）相交錯、互相抵消（xiāo）的加工麵。它（tā）與磨削的差別隻（zhī）是磨粒顆粒較細，切削運動不盡（jìn）相同而已（yǐ）。這種觀點在實際過程中可以解（jiě）釋許多現象（xiàng），也能（néng）指導工作。例如，研磨過程（chéng）中使用的磨料粒度一序比一序（xù）細，而獲得的精度則一序比一（yī）序高。但這種觀點解釋不了（le）用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出（chū）低粗糙度表麵的實例，顯（xiǎn）然這種觀點（diǎn）不全麵。

塑性變形（xíng）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（yǔ）研具表麵接觸運動中，粗糙（cāo）高凸（tū）的部位在摩擦、擠（jǐ）壓作用下被（bèi）“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（jí）軟材（cái）料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能（néng）的;而用軟基（jī）體拋光硬（yìng）材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變形（xíng）。實際（jì）上，工件在研（yán）磨前後有質量變化（huà），這說明不是簡（jiǎn）單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在（zài）化學（xué）作用下，很快就形成（chéng）了（le）一層化合物薄膜;這層薄膜具（jù）有化（huà）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位形成的（de）化合物薄膜不（bú）斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得（dé）較低的表麵（miàn）粗糙度。然而，顯微分析表（biǎo）明，經研磨的表層（céng）約有（yǒu）微（wēi）米程度的（de）破（pò）壞層。這說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合（hé）物薄膜的不斷形成過程，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（yě）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，研磨是磨粒對工件（jiàn）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結果。某一作用的（de）主次程度取決於加（jiā）工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是（shì）指（zhǐ）利用機（jī）械、化學或電化學的（de）作（zuò）用，降低工件表麵粗糙度（dù），獲得光亮（liàng）、平整表麵的加工方（fāng）法。主要是（shì）利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（guāng）是（shì）靠切削或使材料（liào）表麵（miàn）發生塑性（xìng）變形而去掉（diào）工件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊（yáng）毛輪、砂紙等（děng），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。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高（gāo）速旋轉運動。利用該技術可達（dá）到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是（shì）各種拋光（guāng）方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片（piàn）模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀（guān）凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑（huá）麵。該方法可以（yǐ）拋光形（xíng）狀複雜的（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（bān）為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光（guāng）相同，即靠選擇性溶解材料（liào）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（guāng）

超聲（shēng）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料的一種加工方（fāng）法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於（yú）超聲波場中，依靠超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋（pāo）光

流體拋光是依靠流動的液體及其攜（xié）帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光（guāng）的（de）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(聚合物狀物質)並摻入磨料（liào）製成，磨料（liào）可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研（yán）磨拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用磁性磨料在磁場（chǎng）作用下形成（chéng）磨料刷，對工（gōng）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以上工件的拋（pāo）光速度，采用超聲波與專用的高頻（pín）窄脈衝高（gāo）峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的（de）腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、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（biǎo）麵拋光機進行拋光。然後是手工油石（shí）研（yán）磨，條狀油石加煤（méi）油作為潤（rùn）滑（huá）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（hé）煤油。砂紙的號（hào）數依次（cì）為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬硬（yìng）的模（mó）具鋼(52 HRC以上)，而不（bú）適用於預硬鋼，因（yīn）為這樣可能會導致預硬鋼件表麵（miàn）損傷，無法達到預期拋光效果。

精（jīng）拋（pāo）

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行（háng）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（kě）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（jiàn）加工的過程中，會使用到多種工（gōng）藝，其中（zhōng）珩磨加工是（shì）對孔進行精整加工的一（yī）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（tōng）過工具和（hé）零件的相對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精（jīng）孔加工工藝（yì）。

3.1珩磨原（yuán）理

珩磨是利用安裝於（yú）珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機（jī）構將油石沿徑向漲開（kāi），使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸（chù）麵。同時（shí）珩磨頭旋轉和往複運（yùn）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（shí）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：特別是一些中小（xiǎo）型通孔，圓柱（zhù）度能（néng）達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網（wǎng）紋，有利於（yú）潤滑油的存儲及油膜的（de）保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱（zhù）形孔：通孔、軸（zhóu）向和（hé）徑向有間斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩（héng）磨的（de）切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進（jìn）給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓（yā）珩磨，開始時由於孔（kǒng）壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小（xiǎo），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（xiè）對（duì）油石粘（zhān）結劑的磨耗，使（shǐ）磨粒與粘結劑（jì）的結合（hé）強度下降（jiàng），因而有（yǒu）的磨粒在切削壓力的作用下（xià）自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第（dì）二階段是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行（háng），孔表麵越來越光，與油石（shí）接觸麵積越來越大（dà），單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時（shí）切下的切屑小而細，這些（xiē）切屑對（duì）粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫（tuō）落很少，此時磨削不（bú）是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因（yīn）而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃（rèn）。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩（héng）磨時油石（shí）和孔表麵的（de）接觸（chù）麵積（jī）越來越大，極細的切屑（xiè）堆積於油石（shí）與孔壁之間不易排除（chú），造成油石堵塞，變得很（hěn）光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞（sāi）時，油（yóu）石完（wán）全失去切（qiē）削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到（dào）影（yǐng）響。此時應盡快結束珩磨。

定量進（jìn）給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的（de）速度擴張進給，使磨粒強製性地切入工（gōng）件。因此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）油石產生堵塞切削力下降時，進（jìn）給量大（dà）於實際磨（mó）削量（liàng），此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

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

定壓－－定量進（jìn）給珩磨

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