磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區別

1、磨（mó）粒流工藝（yì）

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和（hé）去毛刺方法，特別是對於複雜的內部形（xíng）狀和有挑戰的表麵加工要（yào）求。

磨粒（lì）流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠（jǐ）壓（yā）珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區（qū）別於傳統機械加工的光整加工方法。利（lì）用具有一定黏性（xìng）的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過（guò）引導流過工件的待加工表（biǎo）麵（miàn），磨（mó）料對材料形（xíng）成（chéng）擠壓並進行微（wēi）量去除，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口（kǒu）倒圓等加工效果，重（chóng）要（yào）的是可以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任（rèn）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（le）廣（guǎng）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），就是一種通（tōng）過半流體介質進（jìn）行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不（bú）規（guī）則形狀的中（zhōng）小型工件。磨粒流拋光工藝包含三（sān）個核心要素，即（jí）軟磨料、夾具與PLC係統（tǒng）：

軟磨（mó）料

　　軟磨料是由非常細（xì）小的硬質顆粒（lì），混合相關液（yè）體，調製而成的半流體狀（zhuàng）態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體（tǐ）的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工（gōng）件，是影響拋光去毛刺（cì）質量（liàng）的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度（dù），對應不同（tóng）材質的工件。例如鋁（lǚ）製品、銅製（zhì）品工件，選用碳（tàn）化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了（le）提（tí）高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以（yǐ）同時夾持多個工件，一次性（xìng）加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不（bú）必每次校準，大大減少了停（tíng）機時間。

工裝夾具設計的關（guān）鍵（jiàn）在於，在提升效率的前提下，如何保持工件均（jun1）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心（xīn），PLC係統設計地簡潔（jié）、規範，既可以讓操（cāo）作人（rén）員更快上手，減少培（péi）訓磨合時間，又（yòu）可以減少設（shè）備故（gù）障率，延長設備使用壽命（mìng）。

1.2磨粒流（liú）特點（diǎn）

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動（dòng）化（huà）生產

(四)生產效率高（gāo）

(五)可（kě）控性及可預測性好

(六)加工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵（miàn）嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的（de）壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用（yòng），從工件表麵切去一層極薄的（de）切屑，使工件（jiàn）具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這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（shī）研將液（yè）狀研磨劑塗敷或連續加注於研（yán）具表麵（miàn），使磨料(W14～W5)在被加工（gōng）的產（chǎn）品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切（qiē）削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研（yán）具表（biǎo）層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹（gàn）研多用於精（jīng）研。

半幹研所用研磨（mó）劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采（cǎi）用。

1.2研磨的特點及（jí）應用範圍

設備簡單，精度要（yào）求高。

加工質（zhì）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（miàn）與其他（tā）表麵（miàn）之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其合金、硬質（zhì）合金、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨（mó）廣（guǎng）泛（fàn）用於單件（jiàn）小批生產中加工各種高（gāo）精度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行（háng）包括（kuò）物理和化學綜合作用的微量（liàng）切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工（gōng）件可獲得0.001mm以（yǐ）內（nèi）的尺寸誤差（chà），表麵粗糙度一（yī）般能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵（miàn）幾何（hé）形狀精度和一些位（wèi）置精度也可進（jìn）一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用於（yú）機械加工中（zhōng），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

這種觀點認為:研磨和磨（mó）削一樣，是一種純切削過（guò）程。最終精度（dù）的獲（huò）得是由很多微（wēi）小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用（yòng）,形成（chéng）無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消（xiāo）的（de）加工麵。它與磨削的差別隻（zhī）是磨粒顆粒較（jiào）細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過（guò）程中可以解釋許多（duō）現象，也能指（zhǐ）導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一序比一序（xù）高。但（dàn）這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材（cái）料，用大顆粒磨（mó）粒卻能（néng）加工（gōng）出低粗糙度（dù）表麵的實例，顯（xiǎn）然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種（zhǒng）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，粗糙高凸的部位在摩擦（cā）、擠壓作用（yòng）下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表（biǎo）麵粗糖度（dù）。住然（rán）而在研磨極軟材料(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（bō）璃)時，則很（hěn）難解釋為塑（sù）性變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點（diǎn）認為（wéi）:被研磨表麵出現了（le）化學變化過程。工件（jiàn）表麵活性物質在（zài）化學作用下，很快就形成了一層（céng）化（huà）合物薄（báo）膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵（miàn）高凸部（bù）位形成的化合物薄膜不斷被除（chú）掉又很快（kuài）形成的過程,最後獲得較（jiào）低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約（yuē）有微米程度的破壞層。這說明（míng）研磨不僅是磨料去（qù）除化合物薄膜的不斷（duàn）形成過程，並且對表（biǎo）麵層有切削作用，而化學作用則加（jiā）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（yóu）一種觀點來解釋。事實（shí）上，研磨是磨粒對工（gōng）件表麵的切削、活性物質的化學作（zuò）用（yòng）及工件表麵（miàn）擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用（yòng）的主（zhǔ）次程度取決於加（jiā）工性質（zhì）及加工過程的進展階（jiē）段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電（diàn）化學的作用（yòng），降低工件表（biǎo）麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要（yào）是利用拋光工具和磨料顆（kē）粒（lì）等對（duì）工件表麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋光（guāng）的分類

機械（xiè）拋光

機械（xiè）拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以（yǐ）手工操（cāo）作為主，表麵質量要求高（gāo）的可采用（yòng）超精研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采（cǎi）用特（tè）製（zhì）的（de）磨具，在（zài）含有（yǒu）磨料的研拋液中，緊壓在工件被加（jiā）工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術（shù）可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各（gè）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

化學拋光是材料在化學介質中讓（ràng）表（biǎo）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（guāng）形狀（zhuàng）複雜（zá）的工件，可以同時拋光（guāng）很多工件，效率高。化學拋（pāo）光得到的表麵粗糙度一般為（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光（guāng）基本原理與化學拋光相同（tóng），即靠選擇性溶解材料表（biǎo）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

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動（dòng），通過磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬材料的一種加工方法。將工件（jiàn）放入磨（mó）料懸浮（fú）液中並一起置於超聲波場（chǎng）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

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目（mù）的。流（liú）體動力研磨是由液壓（yā）驅動，介質主（zhǔ）要采用（yòng）在較（jiào）低壓力（lì）下流過性好的（de）特（tè）殊化合物(聚合物狀（zhuàng）物質)並摻入磨料製成（chéng），磨料（liào）可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨（mó）拋（pāo）光是利用磁性磨料（liào）在磁場作用下形成磨料（liào）刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高（gāo），質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表（biǎo）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窄脈衝高峰值電流的脈衝電源（yuán）進行（háng）複合拋光，由超聲（shēng）振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表（biǎo）麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等（děng）工藝後的表麵可以選（xuǎn）擇轉速（sù）在（zài）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（shí）加煤油作（zuò）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（jīng）拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於（yú）淬硬的模具鋼（gāng）(52 HRC以上)，而不（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能（néng）會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精（jīng）拋

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（huò）研磨膏進行研磨，則通常的（de）研磨順序是（shì）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（lái）去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨（mó）痕。

4、珩磨（mó）

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

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和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孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用（yòng）安裝於珩磨頭圓周（zhōu）上的一條或多條油石，由漲開（kāi）機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以（yǐ）便產生（shēng）一定的接觸麵（miàn）。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉運動（dòng），工件往複運動，從（cóng）而實現珩（héng）磨。

珩磨的切削有三種模式：定壓進給（gěi）珩磨、定量進（jìn）給珩磨、定壓-定量進給珩磨。

3.2珩磨加工（gōng）的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到0.001mm

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

加工範圍廣：主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（mó）加工工藝可以通過（guò）去除（chú）最少加工餘量而極大地改善孔（kǒng）和外圓的尺寸精度（dù）、圓（yuán）度、直線度（dù）、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削（xuē）過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段（duàn）是脫落切削階段，這種（zhǒng）定壓珩磨，開始時由於（yú）孔壁粗（cū）糙，油石與孔壁接（jiē）觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而（ér）油石表麵因（yīn）接觸壓（yā）力大，加上切屑對（duì）油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結（jié）劑的結（jié）合強度下降，因而有的磨粒（lì）在切削壓力的作（zuò）用下自行脫落，油石麵（miàn）即（jí）露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎（suì）切削階段（duàn），隨著珩磨（mó）的進行，孔表麵越（yuè）來越光，與油石接觸麵積越來越（yuè）大，單位麵積的接觸壓力下降（jiàng），切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這（zhè）些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少（shǎo），此時磨削不（bú）是（shì）靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端（duān）負荷很大（dà），磨（mó）粒易（yì）破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為（wéi）堵塞（sāi）切削（xuē）階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的（de）接觸麵積越來越大，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，變得很光滑。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時，油石完全失去切（qiē）削能力並嚴重發熱，孔（kǒng）的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨（mó）時，進給機構以恒定的速度（dù）擴張進給，使（shǐ）磨（mó）粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存（cún）在脫落切削（xuē）和破碎切削，不可能產生堵塞切（qiē）削現象。

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

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和（hé）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（gěi）珩磨，當油石進入堵塞切削階段（duàn）時，轉換（huàn）為定量進給珩磨（mó），以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高（gāo）孔的精度和表麵（miàn）粗糙度。