磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨（mó）料流加（jiā）工(AFM)工藝是理想的拋光和去（qù）毛刺方法，特別是對於複雜的內（nèi）部（bù）形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為（wéi）擠（jǐ）壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於（yú）傳統機械加工的光整加工方（fāng）法。利用具有一（yī）定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，磨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（guǒ），重要的是可以降低待（dài）加工（gōng）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（zhǒng）加（jiā）工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整（zhěng）加工，尤其是針對難以加工（gōng）的複雜內腔表（biǎo）麵，能取得較好的光整（zhěng）加工效果，近年來這種技術在航空、航（háng）天、汽車和模具等（děng）行業得到了廣泛應（yīng）用（yòng）。

1—活塞（sāi）　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小（xiǎo）型工件。磨粒流（liú）拋光工（gōng）藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾（jiá）具與（yǔ）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，調製而成的半流體狀態的介（jiè）質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半（bàn）流體的粘稠（chóu）度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響（xiǎng）拋光（guāng）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。例如鋁製品、銅製品工件（jiàn），選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢（wū）鋼、合金鋼，選（xuǎn）用白（bái）剛玉或金剛石更為合（hé）適。

工裝夾具

選用夾具的（de）原（yuán）因（yīn）是，為了（le）提高工件拋光去毛刺的效率。一（yī）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（bú）必每（měi）次校（xiào）準，大大減少了停（tíng）機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提（tí）下，如何保持工件均（jun1）勻受力，而不致於使（shǐ）工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係（xì）統是（shì）整個（gè）磨（mó）粒流設備（bèi）的控製中心，PLC係統設計地（dì）簡潔、規範，既可以讓操（cāo）作（zuò）人員更快上手，減少培（péi）訓磨合時間，又可以減少（shǎo）設備故障率（lǜ），延（yán）長設備使用壽命。

1.2磨（mó）粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件（jiàn）

(二（èr）)均勻性和重複性好

(三)可實現（xiàn）自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控（kòng）性及可預測性（xìng）好

(六（liù）)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表（biǎo）麵嵌人（rén）磨料或（huò）敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在一定的（de）壓力（lì）作（zuò）用（yòng）下，使工件和（hé）研具接觸並做（zuò）相對（duì）運動，通（tōng）過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工（gōng）件具有精確（què）的尺寸、準確的幾何形狀（zhuàng）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（yán）磨。

1.1研磨的（de）種類

濕研將液狀研磨劑塗（tú）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（yán）具間不斷地（dì）滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕（shī）研應用較多。

幹（gàn）研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地（dì）壓嵌在研（yán）具表層上（shàng），研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研（yán）多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗（cū）、精研均可采用。

1.2研磨的特（tè）點（diǎn）及應用範圍

設備簡單，精度要求（qiú）高。

加工質量可靠。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之間的位置精度（dù）。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質（zhì）合金、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各（gè）種高精度（dù）型麵，並可（kě）用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用（yòng）遊離的磨粒通過研（yán）具對工件（jiàn）表麵進行包括物理和化學綜合作用的微（wēi）量切前，其速度（dù）很低（dī），壓力很小，經過研磨的（de）工件可獲得0.001mm以內的（de）尺寸誤差，表麵粗糙度一般能（néng）達到（dào）R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些（xiē）位（wèi）置精度也可進一（yī）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理有多種觀點。

純切削說

這（zhè）種觀點認為: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很（hěn）多微小的硬磨粒（lì）對（duì）工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相（xiàng）抵消的（de）加工麵。它與磨削的差（chà）別隻（zhī）是磨粒顆粒較細（xì），切削（xuē）運（yùn）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，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一（yī）序比一序高。但這種觀點解釋不了（le）用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵（miàn）的實例，顯（xiǎn）然這（zhè）種觀點不全麵。

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（zài）工件與研具表麵接觸運動中（zhōng），粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有（yǒu）可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光（guāng）學（xué）玻璃（lí）)時，則很難解釋為塑性變形。實際（jì）上，工件在（zài）研磨前後有質（zhì）量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說（shuō）

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨（mó）過程就是工件表麵高凸部位形成的（de）化合物薄（báo）膜不斷被除掉又很快形成的過程,最後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米程度的破壞層。這說明研磨不僅（jǐn）是磨料去除化合物薄（báo）膜的不斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有切削（xuē）作用（yòng），而（ér）化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜（zōng）上（shàng）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（biǎo）麵的切削、活性物質的化學（xué）作用及（jí）工件（jiàn）表麵擠壓（yā）變（biàn）形等綜合作用的結果。某一作用的（de）主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段（duàn）。

2、拋光

拋光是指利用機械、化（huà）學或電化學的作用，降低工（gōng）件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的（de）加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類（lèi）

機（jī）械拋光

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（biǎo）麵凸出部（bù）得到平滑（huá）麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛（máo）輪（lún）、砂紙等（děng），以手工操作為主，表麵質量（liàng）要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采（cǎi）用（yòng）特製的磨具，在含有磨料的（de）研拋液（yè）中（zhōng），緊壓在工件（jiàn）被加工表麵上，作高速旋轉運動。利（lì）用該技術可（kě）達到Ra0.008 μm的表麵（miàn）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（mó）具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料（liào）在化學介質中讓表麵微觀凸（tū）出的部分較凹部（bù）分優先（xiān）溶解，從而（ér）得到（dào）平（píng）滑麵。該方法（fǎ）可以拋光形狀複雜的工件，可以同（tóng）時拋光很多工件，效率高。化（huà）學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解（jiě）拋光基本原理與（yǔ）化學拋光相同，即靠選擇性溶解材（cái）料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。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（shì）利用工（gōng）具斷麵作超（chāo）聲波振動（dòng），通過磨料懸（xuán）浮液拋光脆硬材料的一種加工方法（fǎ）。將工（gōng）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（zuò）用，使磨料在工件表麵磨削拋（pāo）光。

流體拋光

流體拋光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（shì）由（yóu）液壓驅動，介質（zhì）主要采用在較低壓力下流（liú）過性好的特殊化（huà）合物(聚（jù）合物狀物質)並摻入磨料（liào）製成，磨料可采用碳化（huà）矽（guī）粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光（guāng）是利用磁性（xìng）磨料（liào）在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好（hǎo），加工條（tiáo）件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提（tí）高表（biǎo）麵（miàn）粗糙（cāo）度Ra為1.6 μm以上工件（jiàn）的拋光速度，采用（yòng）超聲波與專（zhuān）用（yòng）的高頻窄脈（mò）衝高峰值電流的脈衝電源進行複合（hé）拋光，由超聲振動和電脈衝的（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（yì）過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等（děng）工藝後的（de）表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵（miàn）拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀（zhuàng）油石加煤油（yóu）作為潤滑劑或冷（lěng）卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主（zhǔ）要（yào）使用砂紙和煤油。砂紙的號數（shù）依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適（shì）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（huì）導致預硬鋼件表麵損（sǔn）傷，無法達（dá）到預（yù）期（qī）拋光效果。

精拋

精拋主要（yào）使用鑽石（shí）研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉（fěn）或研磨膏進行研（yán）磨，則通常（cháng）的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發（fā）狀磨痕。

4、珩磨（mó）

在對（duì）零（líng）件加工的過（guò）程中，會使用到多種工藝（yì），其中珩磨加工是對孔進行精整加工的一種加工方式。

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

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以（yǐ）便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭（tóu）旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削（xuē）有三（sān）種（zhǒng）模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定（dìng）量進給（gěi）珩磨（mó）。

3.2珩磨加工（gōng）的特點：

加工精度高：特別是一些中小型（xíng）通孔，圓柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量好：表（biǎo）麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加（jiā）工範圍廣（guǎng）：主要加工各種圓柱形（xíng）孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削（xuē）餘量少。

糾孔能（néng）力強：采用（yòng）珩磨（mó）加工工藝可（kě）以通過去除最少加工餘量而極（jí）大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗（cū）糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定（dìng）壓進給中，進（jìn）給機構以恒定的壓（yā）力壓向孔壁（bì），分三個階段。

第一個（gè）階段是（shì）脫落切削階段，這種定壓珩磨（mó），開（kāi）始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵（miàn）積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有的磨粒在切削壓（yā）力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此（cǐ）即油石自銳。

第二階段（duàn）是破（pò）碎切削階段，隨著珩磨的（de）進行，孔表麵越來越（yuè）光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積（jī）的接觸（chù）壓力下（xià）降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切（qiē）屑對粘結劑的磨耗也很（hěn）小（xiǎo）。

因此，油石磨粒（lì）脫落很少，此時磨削不是靠（kào）新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因（yīn）而磨粒尖端負荷（hé）很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表（biǎo）麵的接觸麵（miàn）積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除（chú），造成油（yóu）石堵塞，變得很光（guāng）滑。因此油（yóu）石切削能（néng）力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重（chóng）而產生粘結性堵（dǔ）塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱（rè），孔（kǒng）的精度和（hé）表麵（miàn）粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩（héng）磨。

定量進給珩（héng）磨

定量進給珩磨時，進給（gěi）機構以（yǐ）恒定的速度擴張進給（gěi），使磨粒強製性地（dì）切入工件。因此珩（héng）磨過程隻存在脫落切（qiē）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（xuē）力下降時，進給（gěi）量（liàng）大於實際磨削量，此時珩（héng）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（gāo）孔精度和表麵粗糙度，最（zuì）後可用不（bú）進給珩磨一定時（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，轉換為定（dìng）量進給珩（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度。