磨削之研（yán）磨拋光、磨粒流與珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝

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

磨粒流加（jiā）工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠（jǐ）壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整（zhěng）加工方法。利用（yòng）具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力（lì）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（dào）去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是（shì）可以降低（dī）待加工表（biǎo）麵的粗糙度值（zhí），實現（xiàn）光整加工目的（de）。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾（jǐ）乎可以對任意形狀的表（biǎo）麵進行（háng）光整加工，尤其（qí）是針對難（nán）以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光（guāng）整加工效果（guǒ），近年來這（zhè）種技術（shù）在航空、航天、汽車和（hé）模具等行業（yè）得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝（yì）係統

磨粒流，簡單來說，就（jiù）是一種通（tōng）過半（bàn）流體介質（zhì）進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件（jiàn）。磨粒（lì）流拋光工藝包含三個核心要素，即（jí）軟磨料、夾具與PLC係（xì）統：

軟磨料

　　軟磨料是由非（fēi）常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體（tǐ）狀態（tài）的介質，磨料（liào）顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體的粘稠度、遇（yù）熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量（liàng）的關鍵。磨料通常（cháng）選材有碳化（huà）矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的（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（mó）料即可（kě）。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用（yòng）白剛玉或金（jīn）剛石更為合適。

工裝夾具

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

工（gōng）裝（zhuāng）夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持（chí）工件均勻受力，而不致於使工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人（rén）員（yuán）更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設（shè）備使用壽（shòu）命（mìng）。

1.2磨粒流特（tè）點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率（lǜ）高

(五)可控（kòng）性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研（yán）磨（mó）

研磨是將研磨工具(以下簡稱（chēng）研具)表麵嵌（qiàn）人磨料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用（yòng）下，使（shǐ）工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件（jiàn）具有精確的尺寸、準確的幾何形狀（zhuàng）和（hé）很高的（de）表（biǎo）麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工（gōng）的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕（shī）研將液狀研磨劑塗敷或（huò）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斷地滑動（dòng）與滾動，從而實現對工件（jiàn）的切削。濕研應用較多。

幹研將磨（mó）料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研（yán）磨時需在（zài）研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑（jì）為糊狀的研磨膏，粗、精研均（jun1）可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。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）與其他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅（tóng）鋁及其合金、硬質合（hé）金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

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

1.3研磨機理（lǐ）

研磨的實質是用遊（yóu）離的磨粒通過研具對工件表麵進（jìn）行包括物理和（hé）化學綜合作（zuò）用的微量切前，其速度很低，壓力很（hěn）小，經過研（yán）磨的工件可獲得（dé）0.001mm以內的尺寸誤（wù）差，表麵粗（cū）糙（cāo）度（dù）一般（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵幾（jǐ）何（hé）形狀精度和（hé）一些位置精（jīng）度也可（kě）進一步提高。 

盡管研磨已廣泛應（yīng）用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人（rén）們對研磨過程的機理有（yǒu）多種觀（guān）點。

純切削說

這種觀點（diǎn）認（rèn）為（wéi）:研磨和磨（mó）削一樣，是一（yī）種純切削過（guò）程。最終精度的獲（huò）得是由很多微（wēi）小的硬磨（mó）粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的（de）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（dǐ）消的加工麵。它與磨削（xuē）的（de）差別隻是磨粒（lì）顆粒較（jiào）細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程（chéng）中可以（yǐ）解（jiě）釋許多現象（xiàng），也能指導工作（zuò）。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序（xù）比一（yī）序細，而獲得的精度則（zé）一序比一序高。但（dàn）這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗（cū）糙度表麵的實（shí）例，顯然這種（zhǒng）觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨（mó）時，表麵發生了級性變形。即在工件（jiàn）與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的（de）表（biǎo）麵粗糖度。住（zhù）然而在研磨（mó）極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能（néng）的;而用軟基體拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則很難解（jiě）釋（shì）為塑性變（biàn）形（xíng）。實際上，工件在（zài）研（yán）磨前後有質量（liàng）變化，這說明不是簡（jiǎn）單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被（bèi）研（yán）磨表麵出現了化學變化（huà）過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很（hěn）快就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形成的化合物薄膜不斷被除掉又很（hěn）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，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研（yán）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（biǎo）麵（miàn）層有切（qiē）削作用，而（ér）化學作用（yòng）則（zé）加速了研磨過程。顯然化學作用說也不（bú）全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀（guān）點來解釋。事實上，研磨是磨（mó）粒對工件表（biǎo）麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓變（biàn）形等綜合作（zuò）用的結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋（pāo）光是指利用（yòng）機械、化學或電化學的作用（yòng），降（jiàng）低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利（lì）用拋光工具和磨（mó）料顆粒等對（duì）工（gōng）件表麵（miàn）進行（háng）的修飾加（jiā）工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或（huò）使材料（liào）表麵發生塑性變形而去掉（diào）工件表麵凸出部得到平滑麵（miàn）的拋光方法，一般使用（yòng）油石條、羊毛（máo）輪、砂紙等，以手工（gōng）操作為主，表（biǎo）麵質量要求高的可（kě）采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨（mó）具，在含（hán）有（yǒu）磨料的研拋液中（zhōng），緊壓在工件被加（jiā）工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技（jì）術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋（pāo）光方法（fǎ）中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具（jù）常采用這種方法。

化學拋光（guāng）

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（róng）解，從而（ér）得到（dào）平滑麵（miàn）。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多（duō）工件，效率高。化學（xué）拋光得到的表（biǎo）麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電（diàn）解拋（pāo）光

電解拋光基本原（yuán）理（lǐ）與（yǔ）化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出（chū）部分（fèn），使表麵光（guāng）滑。與化學拋光相比，它可消除陰極反應的影（yǐng）響，效（xiào）果（guǒ）較好。

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨（mó）料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將（jiāng）工件放入磨料懸浮液（yè）中並一起置於超聲波場中，依靠超（chāo）聲波的振蕩作用，使磨料（liào）在工件表麵磨削拋光。

流體拋（pāo）光

流體（tǐ）拋光是依靠流動（dòng）的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵（miàn）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（yā）力下（xià）流過（guò）性好的（de）特殊化合物(聚（jù）合物狀物質)並摻入磨料製成（chéng），磨料可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用磁性磨料在磁場作用（yòng）下形成（chéng）磨料刷，對工件磨削加工。這種（zhǒng）方法加工效率高，質量好（hǎo），加工條件容（róng）易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了（le）提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工（gōng）件的拋光速度，采（cǎi）用超（chāo）聲波與專（zhuān）用（yòng）的高頻窄脈衝高峰值電流（liú）的脈衝電源進行複（fù）合拋光，由超聲振動和電脈衝的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（de）工藝過程

粗（cū）拋

精銑、電火花加（jiā）工、磨（mó）削等工藝（yì）後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋（pāo）光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油（yóu）作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋（pāo）

半精拋主要（yào）使（shǐ）用砂紙和煤（méi）油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際（jì）上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬（yìng）鋼件表麵損傷，無法達到預期拋（pāo）光（guāng）效果。

精拋

精（jīng）拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石（shí）研磨粉或研（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的鑽石研磨膏和（hé）拋光布輪（lún）可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在（zài）對零件加工的過程中，會使用到多種工藝，其中珩（héng）磨加工是對（duì）孔進行（háng）精整加工的一種加工方式。

珩磨工藝是一種（zhǒng）以被加工麵為導向，在一定進給壓力（lì）下，通過工具和零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔（kǒng）加工工藝。

3.1珩磨（mó）原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一（yī）條或多條（tiáo）油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以（yǐ）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（huò）者珩（héng）磨（mó）頭隻做旋轉運動，工件（jiàn）往複（fù）運動（dòng），從而（ér）實現珩磨。

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

3.2珩磨（mó）加工的（de）特點（diǎn）：

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：表麵為交叉網紋，有利於（yú）潤（rùn）滑油的存儲及油膜的保持。

加（jiā）工範圍廣（guǎng）：主要加工各種圓柱（zhù）形孔：通孔、軸（zhóu）向和徑向有間斷（duàn）的孔（kǒng）

切削餘（yú）量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工（gōng）工藝（yì）可以通過去除最少加工餘量而極大地改善（shàn）孔（kǒng）和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定（dìng）壓進給珩磨

定壓進給中，進（jìn）給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段（duàn）。

第一（yī）個階段是脫落切削（xuē）階（jiē）段，這種定壓珩磨，開始時由於（yú）孔壁粗糙（cāo），油石與孔壁（bì）接觸麵積很小（xiǎo），接觸壓力大，孔壁的凸出部（bù）分很快被磨（mó）去（qù）。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因（yīn）而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵（miàn）即露出新（xīn）磨（mó）粒，此即油石自銳（ruì）。

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（yóu）石接觸麵積越（yuè）來越大，單位麵積的接觸壓力下（xià）降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此（cǐ），油石磨粒脫落很少（shǎo），此（cǐ）時（shí）磨削（xuē）不是靠新（xīn）磨粒，而是由磨粒尖端切削。因（yīn）而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形（xíng）成新（xīn）的切削刃。

第三階段（duàn）為堵塞切削（xuē）階段，繼續珩（héng）磨時油石和孔表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的切屑堆積於油石（shí）與孔壁之間不易（yì）排除，造成油石堵塞，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（chǎn）生粘結性堵塞時，油石完全失去（qù）切（qiē）削能力並嚴（yán）重（chóng）發熱，孔的精（jīng）度和表麵（miàn）粗糙（cāo）度均會受到（dào）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，使磨粒強（qiáng）製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎（suì）切削，不可能產生堵塞切削現象（xiàng）。

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，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強（qiáng）。

用此種（zhǒng）方法珩磨（mó）時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用（yòng）不進給珩磨一定（dìng）時間。

定壓（yā）－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以（yǐ）提高效（xiào）率。最後可用不進給珩磨，提（tí）高孔的精（jīng）度和表麵粗糙度。