磨削之（zhī）研磨拋光、磨粒流與（yǔ）珩磨的（de）區（qū）別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是（shì）理想的拋（pāo）光和（hé）去毛刺方法，特別是對（duì）於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒（lì）流加工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源（yuán）於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一（yī）定黏性的流動磨料介（jiè）質，在一定壓（yā）力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨（mó）料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，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。得益於塑性極強的（de）磨料（liào），這（zhè）種加工（gōng）技術幾乎可以對任意形狀（zhuàng）的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工（gōng）的複雜內腔表麵，能取得較好的光整（zhěng）加工效果，近（jìn）年來這種技術在（zài）航空、航天、汽（qì）車和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體（tǐ）

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以（yǐ）及不規（guī）則（zé）形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨（mó）料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料（liào）是由非常（cháng）細小的硬質顆粒，混合相關液體，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（fǒu）會黏貼（tiē）工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有（yǒu）碳化矽、白剛玉、金剛石（shí）等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品（pǐn）、銅製品工件，選用碳（tàn）化矽磨（mó）料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或（huò）金剛石（shí）更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺（cì）的效率。一來，一款夾具上可以同時（shí）夾持多個工件，一次性加工。二來，使用（yòng）工裝夾具後，退模換工（gōng）件時，不必每次校準，大大減（jiǎn）少了停機（jī）時間（jiān）。

工裝（zhuāng）夾具設計的關鍵在（zài）於，在提升效率的（de）前提下，如何保持工件均勻（yún）受力（lì），而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統（tǒng）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手，減少培訓（xùn）磨合時（shí）間，又可以減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨（mó）粒流特點

(一（yī）)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複（fù）性好

(三)可（kě）實現自（zì）動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及（jí）可預測性好

(六)加（jiā）工（gōng）表麵質好（hǎo）

1、研磨（mó）

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（jiā）潤滑劑,在一定的壓（yā）力作用下，使工件和研具接觸並做相（xiàng）對（duì）運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、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

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具（jù）表麵（miàn），使磨（mó）料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷（duàn）地滑動與滾（gǔn）動，從而實現對工件的（de）切（qiē）削（xuē）。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻（yún）地（dì）壓嵌在研具表（biǎo）層上，研（yán）磨時需在研具表麵（miàn）塗以少量的（de）潤滑（huá）劑。幹研（yán）多用於精（jīng）研（yán）。

半（bàn）幹研所用研磨劑為糊狀的（de）研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單（dān），精度要求（qiú）高。

加工質量（liàng）可靠。可獲得很高的精度和很（hěn）低的Ra值。但一般不能提高加工麵與其他表麵（miàn）之（zhī）間的（de）位置精度。

可加工各（gè）種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合（hé）金、陶瓷、玻璃及某些（xiē）塑料（liào）製品（pǐn）等。

研磨廣泛用於單件（jiàn）小批生（shēng）產中加工各種高精（jīng）度型麵，並可用於大批大量生產（chǎn）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進行包括物理和化學（xué）綜合作用的微（wēi）量切前（qián），其速度很低，壓力很小，經過研（yán）磨的工件可（kě）獲得0.001mm以內的（de）尺寸誤差（chà），表麵粗糙度一（yī）般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何形（xíng）狀精度和一些位置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已（yǐ）廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝（yì）效果,但人們對研（yán）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，是一種純切（qiē）削過程。最（zuì）終精度的獲得是由很（hěn）多微（wēi）小（xiǎo）的硬磨（mó）粒對工（gōng）件表麵不斷切削，靠磨粒的（de）尖劈（pī）、衝（chōng）擊、刮削和擠壓作用,形成無數條（tiáo）切（qiē）痕重疊、互相交錯、互（hù）相抵消的加工麵（miàn）。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程（chéng）中可（kě）以解釋許多現（xiàn）象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒（lì）度一序比一序細，而獲得的精度則一序比一序高（gāo）。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬（yìng）材料，用大顆粒磨粒卻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（yán）磨時，表麵發生了級性變形。即在工件（jiàn）與研具表麵（miàn）接觸運動（dòng）中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓（yā）作用下被“壓平”，填充（chōng）了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟（ruǎn）材料（liào）(如鉛、錫等)時（shí），產生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（lí）)時（shí），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，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研（yán）磨表麵出現了化學變化過程。工件表（biǎo）麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化（huà）合物薄（báo）膜;這層（céng）薄膜（mó）具有化學保護（hù）作用，但能被（bèi）軟質（zhì）磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸（tū）部（bù）位形成的化（huà）合物（wù）薄膜不斷被除掉又很快（kuài）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（yán）磨的表層約有（yǒu）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，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則（zé）加速了研磨過程。顯然化學作用（yòng）說也不全麵（miàn）。

綜上所述，研（yán）磨過程不可能由一種觀點來解釋（shì）。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、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（yī）作用的主次程（chéng）度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋（pāo）光是指（zhǐ）利（lì）用機械（xiè）、化學或（huò）電化學的作用，降（jiàng）低工件表麵粗糙度（dù），獲得光亮、平整表（biǎo）麵的加工方（fāng）法。主要是利用拋光工具和磨（mó）料顆粒等對工（gōng）件（jiàn）表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分（fèn）類

機（jī）械拋（pāo）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，以手（shǒu）工操作為主，表麵質量要（yào）求高（gāo）的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采（cǎi）用特製的磨具，在含有磨料的研拋（pāo）液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光（guāng）方法中表麵粗（cū）糙度最好的。光學鏡（jìng）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觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而（ér）得（dé）到平（píng）滑麵（miàn）。該方（fāng）法可以（yǐ）拋（pāo）光形狀複（fù）雜的工件，可以同時拋光很多工件，效（xiào）率高（gāo）。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電（diàn）解拋光基本（běn）原理（lǐ）與化學拋光相同，即靠選擇（zé）性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑（huá）。與化學拋光相比，它可消除（chú）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（jù）斷麵（miàn）作超（chāo）聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的（de）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（kào）超聲波的振蕩作用，使磨料在工件（jiàn）表麵磨削拋光。

流體拋光（guāng）

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒（lì）衝刷工（gōng）件表麵達到拋光（guāng）的目的。流體動力研（yán）磨是由液壓驅動，介（jiè）質主要采用在較低壓力下（xià）流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料（liào）製成，磨料可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

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

電火（huǒ）花超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行（háng）複合拋（pāo）光，由超聲（shēng）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（gōng）藝後（hòu）的表（biǎo）麵可以選擇轉速（sù）在35 000～40 000 r/min的（de）旋（xuán）轉表麵拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑（jì）或冷卻劑。使用順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋（pāo）

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂（shā）紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂（shā）紙隻（zhī）用適（shì）於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而（ér）不適用於預硬鋼，因為這樣（yàng）可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精（jīng）拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布（bù）輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的（de）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（liú）下的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是一種以被加工麵為導（dǎo）向，在一（yī）定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去（qù）除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的（de）一條或多條油石（shí），由漲開機構將油（yóu）石沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向工件孔壁，以便產（chǎn）生一定的接觸麵（miàn）。同時珩磨頭旋（xuán）轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭（tóu）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（yā）進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩（héng）磨。

3.2珩磨加工的特點：

加（jiā）工（gōng）精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量（liàng）好：表麵（miàn）為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的（de）保持。

加（jiā）工範圍廣：主（zhǔ）要（yào）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（lì）強：采用珩（héng）磨加工（gōng）工藝可以通（tōng）過去除最少加工（gōng）餘量而極（jí）大地改（gǎi）善孔和外圓（yuán）的尺（chǐ）寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給（gěi）中，進給機構以恒（héng）定的壓（yā）力壓向孔壁，分三個階（jiē）段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨（mó），開始時由於孔壁（bì）粗（cū）糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力（lì）大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸（chù）壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨（mó）粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有的磨（mó）粒在切削壓力的作用（yòng）下自（zì）行脫（tuō）落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自（zì）銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵（miàn）越來（lái）越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削（xuē）效率降低。同時切下的（de）切屑小而細，這（zhè）些切（qiē）屑對粘結劑的磨耗也（yě）很小。

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（xuē）。因而磨粒尖（jiān）端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎（suì）而形成新的切削刃（rèn）。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接（jiē）觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油（yóu）石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相（xiàng）當於拋光。若繼續珩磨，油石堵（dǔ）塞（sāi）嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並（bìng）嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受（shòu）到影響。此時應（yīng）盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以（yǐ）恒定的速（sù）度擴張進給（gěi），使（shǐ）磨粒強製性地切入工件。因此（cǐ）珩磨過程（chéng）隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

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

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和表麵粗糙（cāo）度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓（yā）－－定量進給（gěi）珩磨（mó）

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削（xuē）階（jiē）段時，轉換為定量進（jìn）給珩（héng）磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙（cāo）度。