磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的（de）區別（bié）

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光（guāng）和去（qù）毛刺方法，特別是對於（yú）複雜的內部形狀和有（yǒu）挑戰的表麵加工要求（qiú）。

磨（mó）粒流加工（gōng）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（shì）一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具（jù）有一定黏性的流動磨料（liào）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（mó）料對（duì）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（kǒu）倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的（de）粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極（jí）強的磨料，這種加工技術幾乎可（kě）以對任意（yì）形狀的（de）表麵進行（háng）光整加工，尤（yóu）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（jìn）年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業（yè）得（dé）到了廣泛應（yīng）用。

1—活塞　2—工件（jiàn）　3—夾具　4—缸（gāng）體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流（liú），簡單來說，就是一種通過半流體介（jiè）質進行拋光（guāng）去毛（máo）刺的工（gōng）藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒（lì）流拋光工藝（yì）包含（hán）三個核心要素，即（jí）軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混（hún）合相關液體（tǐ），調製而成（chéng）的半流體狀態的介質，磨料顆粒的（de）大小、硬（yìng）度，以及半流體的粘稠（chóu）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、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如（rú）鋁製品（pǐn）、銅製（zhì）品工（gōng）件，選用碳化矽磨料即可。而硬（yìng）度較高的鎢鋼（gāng）、合（hé）金鋼，選用白剛玉或（huò）金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工（gōng）件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時（shí）夾持多個工件，一次（cì）性加工。二來，使（shǐ）用工裝夾具（jù）後，退模換（huàn）工件（jiàn）時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升（shēng）效率的（de）前（qián）提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件（jiàn）壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統（tǒng）設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上（shàng）手，減少培訓磨合時（shí）間，又可以減少設備故障率，延長（zhǎng）設備使用（yòng）壽命。

1.2磨（mó）粒（lì）流特點（diǎn）

(一（yī）)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四（sì）)生產效率高

(五（wǔ）)可控性及可預測（cè）性（xìng）好

(六)加工表麵（miàn）質（zhì）好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑（huá）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，從（cóng）工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有（yǒu）精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙（cāo）度，這種對工件表麵進行最終精密（mì）加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨（mó）的（de）種（zhǒng）類

濕研將液狀研磨劑塗（tú）敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不（bú）斷地滑動與滾動（dòng），從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹（gàn）研（yán）將磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表層上（shàng），研磨時需在研具表麵塗以少量的（de）潤滑劑（jì）。幹研多（duō）用於精研。

半幹研所用研磨（mó）劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的（de）特點及應用範圍

設備簡單，精度要（yào）求高。

加工質量可靠（kào）。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一（yī）般不能提高加工（gōng）麵與其他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵（tiě）、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻（bō）璃（lí）及某些塑（sù）料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產（chǎn）中加工各種高精度型麵，並可用於大批（pī）大（dà）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（duì）工件表麵進行包括物理和化（huà）學綜合作用的微量切前，其速（sù）度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得（dé）0.001mm以內的（de）尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何（hé）形狀精度和一些位置精度也可進一（yī）步提高（gāo）。 

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

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過（guò）程。最終精度的獲得是（shì）由很多微小的硬磨（mó）粒對工件表麵不斷切（qiē）削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切（qiē）痕重疊、互相交錯、互相抵消（xiāo）的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較（jiào）細，切削運動不盡相同而已。這種（zhǒng）觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也（yě）能指導工作（zuò）。例如（rú），研磨過（guò）程中使用的（de）磨（mó）料粒度一序比一（yī）序細，而獲得（dé）的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻（què）能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點（diǎn）不全麵。

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（gōng）件與研（yán）具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位（wèi）在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗（cū）糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形（xíng）是有可能的（de）;而用軟基體拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前後（hòu）有質量變化，這（zhè）說明不是簡單的壓平過程。

化學作（zuò）用說

這（zhè）種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過（guò）程。工（gōng）件表麵活性物質在化學（xué）作用下，很（hěn）快就（jiù）形成了一層化合物薄膜;這層（céng）薄（báo）膜具有化學（xué）保護（hù）作（zuò）用，但（dàn）能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表（biǎo）麵高凸部位形（xíng）成（chéng）的化合物薄膜不（bú）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（dù）。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說（shuō）明研磨不（bú）僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有切削作用（yòng），而（ér）化學作用則加速了研磨過程。顯（xiǎn）然化（huà）學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一（yī）種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物（wù）質的（de）化學作用及工（gōng）件（jiàn）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

拋光是指（zhǐ）利用機械、化（huà）學或電化學的作（zuò）用，降低工件表（biǎo）麵粗糙度，獲（huò）得（dé）光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料顆粒等對（duì）工（gōng）件（jiàn）表麵進行的修（xiū）飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

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（tū）出部（bù）得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛（máo）輪、砂紙等，以手（shǒu）工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精（jīng）研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨（mó）料的研拋液中，緊壓在工件（jiàn）被加工表麵上，作（zuò）高速旋轉運動（dòng）。利用該技（jì）術可達到（dào）Ra0.008 μm的表麵粗糙（cāo）度，是各種拋光方法（fǎ）中表麵粗糙（cāo）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表麵微（wēi）觀（guān）凸出的部分較凹（āo）部分（fèn）優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀（zhuàng）複雜的工件，可以同時拋光（guāng）很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗（cū）糙度一般（bān）為Ra10 μm。

電解（jiě）拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶（róng）解材（cái）料表麵微小凸出部分（fèn），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，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料（liào）的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，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（pāo）光

流（liú）體拋（pāo）光（guāng）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的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力（lì）下流過性好的特殊（shū）化合（hé）物(聚合物狀物質)並摻入磨料製（zhì）成，磨料可采（cǎi）用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁（cí）性磨料在磁（cí）場作用下形成磨料刷，對（duì）工件磨（mó）削（xuē）加工。這種方法加工效率高（gāo），質量好，加工條件容易控製（zhì）。。

電（diàn）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，采用超聲波與專（zhuān）用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋（pāo）光，由超聲振動和（hé）電脈衝的腐（fǔ）蝕同時作用於工件表麵（miàn），迅速降低其表麵粗糙度（dù）。

2.2拋光的工藝過（guò）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（zài）35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋光（guāng）。然後是（shì）手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑（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（zhǔ）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（zhī）用適於淬硬（yìng）的模具（jù）鋼（gāng）(52 HRC以上（shàng）)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可（kě）能會導致預硬鋼件表麵（miàn）損傷，無（wú）法達到預期拋（pāo）光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合（hé）鑽石研磨粉或（huò）研（yán）磨膏進行研磨，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（gāo）和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下（xià）的（de）發狀磨痕。

4、珩磨（mó）

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

珩磨工（gōng）藝是一種以被加（jiā）工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運（yùn）動去除加工餘量，其切削軌跡為交（jiāo）叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其（qí）壓向工件孔（kǒng）壁，以便產生一定的接（jiē）觸麵。同時珩磨頭旋轉（zhuǎn）和（hé）往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動（dòng），工件往複運動，從而實現珩（héng）磨。

珩磨的切削有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩（héng）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（bié）是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

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

加工範圍（wéi）廣：主要加工各種圓柱形孔：通（tōng）孔、軸（zhóu）向和徑向有間斷（duàn）的孔（kǒng）

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通（tōng）過去除最（zuì）少加工餘量而極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，這種定壓珩磨，開始（shǐ）時由於孔（kǒng）壁粗糙，油石與孔壁（bì）接觸麵積（jī）很小（xiǎo），接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被（bèi）磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒（lì）與粘結劑的（de）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（yóu）石麵即露（lù）出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越（yuè）來越（yuè）光，與油石接觸麵（miàn）積越來越大，單（dān）位（wèi）麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而（ér）細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很（hěn）小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒（lì）易破裂、崩碎而形成新（xīn）的切削刃。

第三階段為（wéi）堵塞切削階段，繼續珩（héng）磨時油石和孔（kǒng）表麵（miàn）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（huá）。因此油（yóu）石切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩（héng）磨，油石（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（yán）重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給（gěi）珩磨時，進給機構以恒定的速（sù）度擴張進給，使（shǐ）磨粒（lì）強製性地（dì）切入工件（jiàn）。因此珩磨過程隻存在脫（tuō）落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

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

用此種方（fāng）法珩（héng）磨時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩磨（mó）一定時（shí）間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞（sāi）切削階段時，轉換為（wéi）定量（liàng）進（jìn）給珩（héng）磨，以提高效率。最後可用（yòng）不（bú）進給珩磨，提（tí）高孔的精度和表麵粗糙（cāo）度。