磨削之研磨拋光、磨粒流與（yǔ）珩磨的區別（bié）

1、磨粒流工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又（yòu）稱為擠（jǐ）壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別（bié）於傳統機械加工的（de）光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通（tōng）過引導流過工（gōng）件的待加（jiā）工表麵，磨料對（duì）材料（liào）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（guǒ），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。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意形狀的（de）表麵進行光整加工，尤其是針對（duì）難以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加（jiā）工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得（dé）到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通（tōng）過半（bàn）流體介質進行拋光去（qù）毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不（bú）規則形狀（zhuàng）的中小型工件。磨粒（lì）流拋光工（gōng）藝包（bāo）含三個核心要素，即（jí）軟磨（mó）料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而（ér）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（chóu）度、遇熱後是否會（huì）黏貼工件，是影響拋（pāo）光（guāng）去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材（cái）有碳化矽、白剛玉、金剛石（shí）等，根據各自的硬度，對（duì）應不同材質的工件（jiàn）。例如鋁製品、銅製品工件（jiàn），選用碳（tàn）化矽磨料即可（kě）。而硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原（yuán）因是（shì），為了提高工件拋光去毛（máo）刺（cì）的效率（lǜ）。一來，一款夾（jiá）具上可以（yǐ）同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使用工裝（zhuāng）夾（jiá）具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減（jiǎn）少了停機時（shí）間。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備（bèi）的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既（jì）可以讓操作人（rén）員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減（jiǎn）少設備故障率，延長設備（bèi）使用壽命。

1.2磨（mó）粒流（liú）特點

(一)可加（jiā）工內腔複雜的零（líng）件

(二)均勻性和（hé）重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控（kòng）性（xìng）及可預測性好

(六)加工（gōng）表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並（bìng）添加潤（rùn）滑劑,在一定的壓力作用下，使工（gōng）件和研具接（jiē）觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵（miàn）切去一層極薄的（de）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（cāo）度，這種（zhǒng）對工件表麵進行最（zuì）終（zhōng）精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研（yán）磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨（mó）料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對（duì）工（gōng）件的（de）切削。濕研應用較（jiào）多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需在研具表麵塗以少（shǎo）量的潤滑劑。幹研多用於（yú）精研。

半幹研所用研磨（mó）劑為（wéi）糊狀的（de）研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用（yòng）範圍

設備簡（jiǎn）單，精度要求高。

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

可加工各種（zhǒng）鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金（jīn）、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研（yán）磨（mó）廣泛用於單（dān）件小批（pī）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（shí）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）綜合作用的微量切前（qián），其速度很低，壓力很小，經過研磨（mó）的工件可（kě）獲得0.001mm以（yǐ）內的尺（chǐ）寸誤差（chà），表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果（guǒ）,但人們對研磨過程的機（jī）理（lǐ）有多種觀點。

純切削說

這種（zhǒng）觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程（chéng）。最終精度的獲得是由（yóu）很多微小的硬磨粒對工件（jiàn）表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮（guā）削和（hé）擠壓作用,形成無數（shù）條切痕重疊（dié）、互相交錯、互相抵消的加工麵（miàn）。它與磨削的差別（bié）隻是磨粒顆粒較細，切（qiē）削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中（zhōng）可以解釋許多現象，也能指導（dǎo）工作（zuò）。例如，研磨過（guò）程中使用的磨料粒（lì）度一（yī）序（xù）比一序細，而獲得的（de）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（lì）卻能（néng）加工出低粗糙度表（biǎo）麵的實（shí）例，顯然這（zhè）種觀點不（bú）全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時（shí），表麵發生了（le）級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部位在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極（jí）低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料（liào）(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的;而用軟基體拋（pāo）光硬材料（liào）(如光學玻璃（lí）)時，則很難（nán）解釋為塑性（xìng）變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的（de）壓平過程。

化學作用說

這種觀點（diǎn）認為:被研磨表麵（miàn）出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在化（huà）學作用下，很快（kuài）就形成了一層（céng）化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨（mó）料除（chú）掉。研磨過程就是工件（jiàn）表麵高凸部位形成的化合（hé）物薄膜（mó）不斷被除掉又很快形成的過（guò）程,最後（hòu）獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微（wēi）米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且（qiě）對表麵（miàn）層（céng）有切削作用，而化學作用則加（jiā）速了研磨過程。顯然化學作用說（shuō）也（yě）不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的（de）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

拋光是指利用機（jī）械、化學或電化學的作（zuò）用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方（fāng）法。主（zhǔ）要是利（lì）用拋光工具和磨料顆粒（lì）等對（duì）工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械（xiè）拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而（ér）去（qù）掉（diào）工件表麵凸出部得到平（píng）滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手（shǒu）工（gōng）操作為主，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（mó）具，在含有磨料的研拋液中，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（dá）到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方（fāng）法中（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方（fāng）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）得到平滑（huá）麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙（cāo）度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電（diàn）解拋光基本原理與化學拋光（guāng）相同（tóng），即靠選（xuǎn）擇性溶解材（cái）料表麵微小凸出部分，使表（biǎo）麵光滑（huá）。與化學拋光（guāng）相比，它（tā）可消除陰極反應（yīng）的影（yǐng）響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光（guāng）是（shì）利用工具斷麵作超聲（shēng）波振動，通（tōng）過磨（mó）料懸浮（fú）液拋（pāo）光脆硬材料的一種加工方法。將工件放（fàng）入磨料懸浮液中並一起置於超聲波（bō）場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵（miàn）磨（mó）削（xuē）拋光。

流體拋光

流（liú）體拋光是依靠流動的液（yè）體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流（liú）體動力研磨是由（yóu）液壓驅動，介質主要（yào）采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀（zhuàng）物質)並（bìng）摻入（rù）磨料製成，磨料可采用碳化矽粉（fěn）末。

磁研磨拋（pāo）光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下（xià）形成磨料刷，對工件（jiàn）磨（mó）削加工。這種方法（fǎ）加工效（xiào）率高，質（zhì）量（liàng）好，加工條件容易控（kòng）製。。

電火花超聲複合拋光

為了提（tí）高表麵粗糙度Ra為（wéi）1.6 μm以上工件的（de）拋光速度，采用（yòng）超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅速降（jiàng）低（dī）其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火（huǒ）花加工、磨削等工藝（yì）後的表麵可以選擇（zé）轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉（zhuǎn）表（biǎo）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或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用（yòng）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砂紙隻用適於淬硬（yìng）的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預（yù）硬鋼（gāng），因為這樣（yàng）可能會（huì）導致預硬鋼件表麵（miàn）損（sǔn）傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主（zhǔ）要使用鑽（zuàn）石研（yán）磨膏。若用（yòng）拋光布輪混合鑽（zuàn）石研磨粉或研磨膏進行研磨（mó），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（yán）磨膏和拋（pāo）光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零（líng）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（háng）精整加工的一種加工方（fāng）式。

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

3.1珩磨原理

珩（héng）磨是利用安裝於（yú）珩磨（mó）頭圓周上的一（yī）條或多（duō）條油石，由漲開機構將（jiāng）油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同（tóng）時珩（héng）磨頭旋（xuán）轉和往複運（yùn）動。零件不動；或（huò）者珩磨（mó）頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現（xiàn）珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工（gōng）精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到（dào）0.001mm

表麵質量好：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（gè）種圓柱形孔：通孔（kǒng）、軸向和（hé）徑向有間斷的孔

切（qiē）削餘量少。

糾孔（kǒng）能力強（qiáng）：采用珩磨加工工藝可以（yǐ）通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和（hé）外圓的（de）尺寸精度（dù）、圓（yuán）度、直線度、圓柱度和表麵（miàn）粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機（jī）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，開始時由於（yú）孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去（qù）。而油（yóu）石表麵因接觸（chù）壓力大，加（jiā）上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘（zhān）結劑（jì）的結合強度下降，因（yīn）而有的磨粒在切削壓力（lì）的作用下自行脫落，油石（shí）麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行（háng），孔表麵越來越光，與油（yóu）石接觸麵積越來越大，單位麵積（jī）的（de）接（jiē）觸壓力下降，切削效率降低。同時切（qiē）下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油（yóu）石磨粒脫落很少，此時磨削不是（shì）靠新（xīn）磨（mó）粒，而是由磨粒尖（jiān）端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨（mó）粒（lì）易（yì）破裂、崩碎而（ér）形成（chéng）新的切（qiē）削刃。

第（dì）三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵（miàn）的接觸麵積越來越大，極細的（de）切屑堆積於（yú）油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變（biàn）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（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發熱，孔的精度和表（biǎo）麵（miàn）粗糙度均會受到影響。此時應盡（jìn）快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進（jìn）給機構以恒定的速度擴張進給，使磨（mó）粒（lì）強製性（xìng）地切入工件。因（yīn）此珩磨（mó）過程隻存（cún）在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現（xiàn）象。

因為當油石（shí）產生堵塞切（qiē）削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫（tuō）落（luò）、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度（dù），最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給（gěi）珩磨

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