磨（mó）削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛（máo）刺方法，特別（bié）是對於複雜（zá）的內部（bù）形狀（zhuàng）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世紀（jì）60年代，是一種區別於傳統（tǒng）機（jī）械加工的光整（zhěng）加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介（jiè）質，在一定壓力作用下（xià），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行微量去除（chú），可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒（dǎo）圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的（de）。得益於（yú）塑性極強的磨料，這種加工技（jì）術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整（zhěng）加工，尤其是針對難（nán）以加工的複雜內腔表麵，能取（qǔ）得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車（chē）和模具等行（háng）業得到了（le）廣泛（fàn）應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸體

1.1工藝係統（tǒng）

磨粒流（liú），簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵向（xiàng）內孔、以及不（bú）規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包（bāo）含三個核心要素（sù），即軟磨料（liào）、夾具（jù）與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由（yóu）非常細（xì）小的硬質顆粒（lì），混合相關液體，調製而成的半流體狀態的（de）介質，磨料顆粒（lì）的大小、硬度，以及半（bàn）流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光（guāng）去毛刺質量的關（guān）鍵。磨料通常（cháng）選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據（jù）各（gè）自的（de）硬度，對應不同材質的工件。例如（rú）鋁製品、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，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提（tí）高工件拋光去毛刺（cì）的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使（shǐ）用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大（dà）大減（jiǎn）少了停機時間。

工裝（zhuāng）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力（lì），而不致於使工件壓傷。

PLC係（xì）統

　　PLC係統是整個（gè）磨粒流設備的控製中心，PLC係（xì）統設計地簡潔、規範，既可以讓操作（zuò）人員更快上手，減少（shǎo）培訓（xùn）磨合時間，又可（kě）以減少設備故障率，延長設（shè）備使用（yòng）壽命。

1.2磨粒流特（tè）點

(一)可加工內腔（qiāng）複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實（shí）現（xiàn）自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工（gōng）表麵（miàn）質好

1、研磨

研磨是將（jiāng）研磨工具(以下（xià）簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通（tōng）過（guò）磨料作用（yòng），從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精（jīng）確的（de）尺寸、準確（què）的（de）幾何形狀和很高的（de）表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精（jīng）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（huò）連續加注於（yú）研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑動與（yǔ）滾動，從而實（shí）現對工件的切削。濕研（yán）應用較多。

幹（gàn）研將磨料（liào）(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需在（zài）研具表麵塗以少（shǎo）量（liàng）的潤（rùn）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研磨的特點及應用範圍

設（shè）備簡單，精（jīng）度要求高（gāo）。

加工質量可（kě）靠。可獲得很高的（de）精度和很低的Ra值。但一般不能提高加（jiā）工麵與其他表麵之間的位置精度。

可（kě）加工各種鋼、淬（cuì）硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及（jí）某些塑料製品等。

研磨廣泛（fàn）用於單件小批生產中加工各種高精度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離（lí）的磨粒通過（guò）研具對工件表麵進行包括物理和化學綜合作用的微量切前，其速度很低，壓（yā）力很（hěn）小，經過研磨的（de）工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一（yī）般能達（dá）到R.=0.4~0.1μm,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也可進一（yī）步（bù）提高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應用於（yú）機械加工（gōng）中，並且獲（huò）得了最佳的工藝效果（guǒ）,但人們對研磨過程（chéng）的機理有多種觀點。

純切削（xuē）說

這種觀點（diǎn）認為:研磨和磨削一樣，是一種純切（qiē）削過程。最終精度的獲得（dé）是由很多微小的硬磨（mó）粒對（duì）工件（jiàn）表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮（guā）削和（hé）擠壓（yā）作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點（diǎn）在實（shí）際過程（chéng）中可以解釋許多現象，也能指導工作（zuò）。例（lì）如，研（yán）磨過程中使用（yòng）的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度（dù）則一（yī）序比一序高。但這種觀點解釋（shì）不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工（gōng）出低粗糙度（dù）表麵的（de）實例，顯然（rán）這種觀點不全麵。

塑性（xìng）變形說

這種觀點認為在研（yán）磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表（biǎo）麵接觸運動中，粗（cū）糙高（gāo）凸的部位在摩擦、擠壓（yā）作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵（miàn）粗糖（táng）度。住然而在研磨極軟材（cái）料(如鉛、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(如光學（xué）玻璃)時，則（zé）很難解釋為塑性變形。實際上，工件在（zài）研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平（píng）過程。

化學作用說

這種觀點（diǎn）認為:被（bèi）研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在（zài）化學作用下，很快就（jiù）形成了一層化合物薄膜（mó）;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質（zhì）磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位（wèi）形（xíng）成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程,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（céng）約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對（duì）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（shù），研磨過程不可能（néng）由一種觀點來解釋。事實上（shàng），研磨是磨粒對工件表麵的切（qiē）削、活性物質的（de）化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作（zuò）用（yòng）的結果。某一（yī）作用的主次程（chéng）度取決於加工性（xìng）質及加工過（guò）程的進展階段。

2、拋光

拋光（guāng）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）麵的加工（gōng）方法。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料（liào）顆粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分（fèn）類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表（biǎo）麵凸出部得（dé）到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊（yáng）毛輪、砂紙等，以手工操（cāo）作為主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製（zhì）的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓（yā）在（zài）工件被加工表麵上（shàng），作高速旋轉（zhuǎn）運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法（fǎ）。

化學拋光

化（huà）學（xué）拋光是（shì）材料在化學介質中讓（ràng）表麵微觀凸出的部（bù）分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋（pāo）光形狀複雜的工件，可以（yǐ）同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一（yī）般為Ra10 μm。

電解拋光

電解（jiě）拋光基本原理（lǐ）與化學拋光相（xiàng）同，即靠選（xuǎn）擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使（shǐ）表麵光（guāng）滑（huá）。與化學拋光相比，它可（kě）消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋（pāo）光

超（chāo）聲拋光是利（lì）用工具斷麵作超聲（shēng）波振動，通過磨料懸（xuán）浮液拋光脆硬材料的一種（zhǒng）加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場（chǎng）中，依靠超聲波的振蕩（dàng）作用（yòng），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（xié）帶的（de）磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體（tǐ）動力研磨是由液壓（yā）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（hé）物狀物質)並（bìng）摻入磨料製成，磨料（liào）可采用碳化（huà）矽粉末。

磁研磨拋光

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

電火花超（chāo）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（dù），采用超聲波與（yǔ）專用的高頻窄脈衝高（gāo）峰值電流的脈衝（chōng）電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用（yòng）於工件表麵，迅速降（jiàng）低其表麵粗糙度（dù）。

2.2拋光的（de）工藝過程

粗拋（pāo）

精銑（xǐ）、電火花（huā）加工、磨削等工藝（yì）後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的（de）旋轉表麵（miàn）拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀（zhuàng）油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。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（shā）紙和煤油。砂紙的（de）號（hào）數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的（de）模具鋼(52 HRC以上（shàng）)，而不適（shì）用於（yú）預硬鋼，因為這樣可能會（huì）導致預硬鋼件表麵（miàn）損傷，無（wú）法達到（dào）預期拋（pāo）光（guāng）效果。

精拋

精拋主要使用（yòng）鑽石研磨膏。若用拋光布輪混（hún）合鑽石研磨粉或（huò）研磨膏進行研磨，則通常（cháng）的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研（yán）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痕。

4、珩（héng）磨（mó）

在對零件（jiàn）加工的過程中，會使（shǐ）用到多種工藝，其中珩磨加（jiā）工是對孔進行精（jīng）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（yī）定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工（gōng）餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝（yì）。

3.1珩磨原（yuán）理

珩磨（mó）是（shì）利用（yòng）安裝於珩磨頭圓周上的一（yī）條或多條油石（shí），由漲（zhǎng）開機構（gòu）將油（yóu）石沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向工（gōng）件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時（shí）珩磨（mó）頭（tóu）旋轉和（hé）往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉（zhuǎn）運動，工件往（wǎng）複（fù）運動，從而（ér）實現珩磨。

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

3.2珩磨（mó）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（dá）到0.001mm

表（biǎo）麵質量好（hǎo）：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加（jiā）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（jiū）孔能力強：采（cǎi）用珩磨（mó）加工（gōng）工藝可以通過去除最少加工餘量而極（jí）大地改善孔和外圓的尺寸精（jīng）度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩（héng）磨的切削過程

定壓進給珩磨（mó）

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力（lì）壓向孔壁，分三個階段。

第一個（gè）階段是脫（tuō）落切削階段，這種定壓珩磨，開始（shǐ）時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵（miàn）積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨（mó）去。而油石表麵（miàn）因接觸壓力大，加上切屑對油（yóu）石（shí）粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度（dù）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（shí）自銳。

第二（èr）階段是破碎切（qiē）削階段，隨著（zhe）珩磨的進（jìn）行，孔表麵越來越光，與（yǔ）油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下（xià）降，切削效率降低。同時切下（xià）的（de）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（shí）磨（mó）削不（bú）是靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖端切（qiē）削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削（xuē）刃。

第三階段為堵塞切削階（jiē）段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵（miàn）積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁（bì）之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油（yóu）石切削（xuē）能力極低，相當於拋光。若繼（jì）續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全（quán）失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度（dù）和（hé）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

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴（kuò）張進給，使（shǐ）磨粒強製性地（dì）切入工件。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（dǔ）塞切削現象。

因為當油石產（chǎn）生堵塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時（shí）珩磨壓力增高（gāo），從而使磨（mó）粒脫（tuō）落、破碎，切削作用增強（qiáng）。

用此種方法珩磨時，為了提高孔（kǒng）精度和表麵粗糙度，最（zuì）後可用不（bú）進給（gěi）珩（héng）磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開（kāi）始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵（dǔ）塞切削（xuē）階段時，轉換為定量進給珩磨，以提（tí）高（gāo）效率。最後可用不進給珩磨，提（tí）高（gāo）孔的精度和（hé）表麵粗糙度。