磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區（qū）別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方（fāng）法，特別是對於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加（jiā）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（nián）代（dài），是（shì）一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨（mó）料介質，在一定（dìng）壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料對材料（liào）形成擠（jǐ）壓並進行微量（liàng）去除，可（kě）以達到去除毛刺（cì）飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的（de）是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現光整加工目（mù）的。得益於塑性極強的磨料，這種加（jiā）工技術（shù）幾乎可以對（duì）任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工（gōng）的複（fù）雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技（jì）術在航空、航天、汽車和模（mó）具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒（lì）流，簡單來說，就是一種通（tōng）過半流體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則（zé）形狀的中小型工件。磨粒流拋光（guāng）工藝（yì）包含三個核心要素（sù），即軟磨料、夾（jiá）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（bàn）流體狀態的介（jiè）質（zhì），磨料（liào）顆粒的（de）大小、硬度，以及半流體的（de）粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛（gāng）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，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選（xuǎn）用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選（xuǎn）用夾（jiá）具的原因是，為了提高工件拋光（guāng）去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以（yǐ）同（tóng）時（shí）夾（jiá）持多個工（gōng）件，一次性加工。二來，使用工（gōng）裝夾具後，退模換工件時，不必每次校（xiào）準，大（dà）大減少了停機時間。

工裝夾具設計的（de）關鍵在於，在（zài）提升效率的前提下，如何（hé）保持工件均勻受（shòu）力（lì），而不致於使工件壓傷。

PLC係統（tǒng）

　　PLC係統是整個磨粒流設（shè）備的控製（zhì）中心，PLC係統設（shè）計地簡潔、規（guī）範，既可以（yǐ）讓操作人員更快上手，減（jiǎn）少培訓磨合時間，又（yòu）可（kě）以減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點（diǎn）

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻（yún）性和（hé）重複性（xìng）好

(三)可實現自（zì）動化（huà）生產

(四)生產效率高

(五)可（kě）控性及可預測性好（hǎo）

(六)加（jiā）工表麵質好

1、研磨

研（yán）磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加（jiā）潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相（xiàng）對運動，通過（guò）磨料作用，從工件表麵切去一層極薄（báo）的切屑，使工件具有精（jīng）確的尺寸、準確的幾何形狀和很（hěn）高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終（zhōng）精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的（de）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（bèi）加工的產品與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工（gōng）件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻（yún）地壓嵌（qiàn）在研具表層上，研磨時需在研具表（biǎo）麵塗（tú）以少（shǎo）量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗（cū）、精研均（jun1）可采用。

1.2研（yán）磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求（qiú）高。

加工質量（liàng）可靠。可（kě）獲得很高的精度和很低的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。

可加工各種鋼、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（mó）廣泛用於單件（jiàn）小（xiǎo）批生（shēng）產中加工各種高精度型（xíng）麵，並可用於（yú）大（dà）批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵（miàn）進行包括物理和化學綜合作用的微量切前，其速（sù）度（dù）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，表麵粗糙度一（yī）般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵（miàn）幾何形狀精度和一些（xiē）位置精度也（yě）可（kě）進一步提高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應用於機械加工中，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（zhǒng）觀點（diǎn）。

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。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷（duàn）切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓（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（tā）與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細（xì），切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）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高。但這（zhè）種觀點解釋不了用軟磨料加工硬（yìng）材料，用大顆（kē）粒磨粒（lì）卻能加工出低粗糙（cāo）度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形（xíng）說

這種觀點認為在研磨時，表（biǎo）麵發生了級（jí）性變形。即在（zài）工（gōng）件與（yǔ）研具表麵接觸運動中，粗糙（cāo）高凸的（de）部位在摩擦、擠壓（yā）作用（yòng）下被“壓平”，填（tián）充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在（zài）研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生（shēng）塑性變形是有可能的;而用軟基體（tǐ）拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際（jì）上，工件在研磨前後有質量變（biàn）化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變（biàn）化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成（chéng）了一層化合（hé）物薄膜;這層薄膜具有化學保護（hù）作用，但能被軟質（zhì）磨料除掉。研（yán）磨過（guò）程就是工（gōng）件表麵高凸部位形成（chéng）的化合物薄膜不斷被除掉又很（hěn）快（kuài）形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而（ér），顯微分析表（biǎo）明（míng），經研磨的表層約有微米程（chéng）度的破壞層（céng）。這說明研磨不僅是磨料去除化（huà）合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對表麵層（céng）有切（qiē）削作用（yòng），而化學作用則（zé）加速了研磨過程。顯然化學作用說也（yě）不全麵。

綜上所述（shù），研磨過程不可能由一種觀點來解（jiě）釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削（xuē）、活（huó）性物質的化學作用及工件表（biǎo）麵擠壓變（biàn）形等綜合作（zuò）用的結果。某一作用的主次程度（dù）取決於加工性質及加工過（guò）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（cū）糙（cāo）度（dù），獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具（jù）和磨料（liào）顆粒等對工件表麵進（jìn）行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光（guāng）

機械拋光是靠（kào）切削或使材料表麵發生塑性變形（xíng）而去掉工件表麵凸出部得到平滑（huá）麵的拋光方法，一般使用（yòng）油石條、羊毛（máo）輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精（jīng）研拋的方（fāng）法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研（yán）拋液中，緊壓在工件（jiàn）被加工（gōng）表麵上，作高速旋（xuán）轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是（shì）各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采（cǎi）用這種方法。

化學拋（pāo）光

化學拋光是材料在化學介質中讓（ràng）表麵微觀（guān）凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到（dào）平滑麵。該方（fāng）法可以拋光形狀（zhuàng）複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效（xiào）率高。化學拋光得到的表麵粗糙度（dù）一般為（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光（guāng）相同（tóng），即（jí）靠選擇性溶解材（cái）料（liào）表麵微小凸出部分（fèn），使表麵光滑。與化學（xué）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法。將工件放入磨料懸浮液中並（bìng）一起置於超聲波場中，依靠超聲（shēng）波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光（guāng）。

流體拋光

流體拋（pāo）光是依靠流動的液體及其攜帶的（de）磨粒衝刷工件表麵達到拋光（guāng）的目的。流體動（dòng）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（wù）狀（zhuàng）物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨（mó）拋光

磁研磨拋光是（shì）利用（yòng）磁性磨料在磁場（chǎng）作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工（gōng）效率高，質量好，加工（gōng）條件容易控製（zhì）。。

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（shàng）工件的（de）拋光速度，采用超聲波與專用的高（gāo）頻窄（zhǎi）脈衝高峰值電流的脈（mò）衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電（diàn）脈衝（chōng）的腐蝕同時作用（yòng）於工件表麵，迅速降低其（qí）表麵粗糙度。

2.2拋光的（de）工藝過程

粗拋

精銑、電火（huǒ）花加（jiā）工、磨削等工藝後的表麵可以（yǐ）選擇轉速在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，條狀油石加煤油（yóu）作為潤滑劑或冷卻（què）劑。使用（yòng）順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主（zhǔ）要使用砂（shā）紙和（hé）煤油。砂紙的號數依次為（wéi）：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙隻用適於淬（cuì）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，無法達到預期（qī）拋光效果。

精（jīng）拋

精拋主要使（shǐ）用（yòng）鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研（yán）磨膏進行（háng）研磨，則（zé）通常的研磨順（shùn）序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和（hé）拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨（mó）痕（hén）。

4、珩磨（mó）

在對零件加工的過程中，會使用（yòng）到（dào）多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精整加工的一種（zhǒng）加工方（fāng）式。

珩（héng）磨工藝（yì）是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力（lì）下（xià），通過工具和零件的（de）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（yì）。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周（zhōu）上（shàng）的一（yī）條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使（shǐ）其（qí）壓向工（gōng）件孔壁（bì），以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件（jiàn）往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切（qiē）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（gěi）珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加（jiā）工精度高：特別是一些中小（xiǎo）型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好（hǎo）：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓（yuán）柱形孔：通（tōng）孔、軸向和徑向有（yǒu）間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝（yì）可以通過去除（chú）最少（shǎo）加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直（zhí）線度、圓柱度和表麵（miàn）粗糙（cāo）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（dì）一（yī）個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓（yā）力大，孔壁的凸出（chū）部分很快被磨去。而油石（shí）表麵因（yīn）接觸壓力大，加上切屑（xiè）對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑（jì）的結合強度下降，因而有的（de）磨粒在切削壓力的作用下自行脫（tuō）落，油石麵（miàn）即露出新磨粒，此即油石自銳。

第（dì）二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵（miàn）積越來越大，單位麵積的接觸壓力下（xià）降，切削效率降低。同時切下的切屑小（xiǎo）而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫（tuō）落很少，此時磨削不是靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端（duān）負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削（xuē）刃。

第三階段為（wéi）堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表（biǎo）麵的接觸麵積越來（lái）越大，極細的切屑堆積於油（yóu）石與孔壁之間不易排除，造成油石堵（dǔ）塞，變得很光滑。因（yīn）此油石切削能力（lì）極低，相（xiàng）當於拋（pāo）光。若（ruò）繼續珩（héng）磨，油（yóu）石（shí）堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重（chóng）發熱，孔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（dìng）量（liàng）進給珩磨

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（zhì）性地切入工件。因此珩磨（mó）過程隻存在脫（tuō）落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

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

用此種方法（fǎ）珩磨時，為（wéi）了提高孔精度和表麵粗糙（cāo）度（dù），最（zuì）後可用不進給（gěi）珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進（jìn）給珩磨（mó），當油石（shí）進入（rù）堵塞切削階段時，轉換為（wéi）定量進給珩磨，以提高效率（lǜ）。最後可用（yòng）不進（jìn）給珩磨，提高孔的（de）精度和表麵粗糙度。