磨（mó）削之研磨拋光（guāng）、磨（mó）粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方（fāng）法，特別是對（duì）於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵（miàn）加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱（chēng）為擠壓珩磨技術，起源於20世紀（jì）60年代，是一種區（qū）別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定（dìng）壓力作用下（xià），通過引導流（liú）過工件的待加工表麵，磨料（liào）對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達（dá）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（dài）加工表麵的粗糙度值，實現光整（zhěng）加工目的。得益（yì）於塑性極強的磨料（liào），這種加工技術幾乎可以對任意形狀的表（biǎo）麵進行（háng）光整加工，尤其是針（zhēn）對難以加工的複雜內腔表麵（miàn），能取得較好的光整加工效果，近年來（lái）這種技術在航空、航天、汽車和模（mó）具（jù）等行業得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡（jiǎn）單（dān）來說，就是（shì）一種通過半流體（tǐ）介質進（jìn）行拋光去（qù）毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流（liú）拋光工藝包含三個核心要素，即（jí）軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨（mó）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質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的（de）粘稠度（dù）、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（gēn）據（jù）各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而（ér）硬度較高的鎢（wū）鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高（gāo）工件拋光去毛刺（cì）的效率（lǜ）。一來，一款夾具上可（kě）以同時夾持多個工件，一次（cì）性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機（jī）時間。

工（gōng）裝（zhuāng）夾具設計（jì）的（de）關鍵在於，在提（tí）升效率的前提下，如何保（bǎo）持工（gōng）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的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既（jì）可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨（mó）合時間，又可以減少設備故障率，延長設（shè）備使用壽命。

1.2磨粒（lì）流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性（xìng）和重複（fù）性好（hǎo）

(三)可實（shí）現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加（jiā）工表麵質好

1、研磨

研（yán）磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵（miàn）嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使（shǐ）工（gōng）件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用（yòng），從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確（què）的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這（zhè）種對工件表麵進行最終精密加工的方法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液（yè）狀研磨劑塗敷或連（lián）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（yǔ）滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

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

半幹（gàn）研所用研磨劑為糊（hú）狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨的特點（diǎn）及（jí）應用範圍

設備簡單，精度要求高。

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

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

研磨廣泛用於（yú）單件小批生產中加工（gōng）各種（zhǒng）高精度型麵，並（bìng）可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（lí）的（de）磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理和化學綜合作用的微量（liàng）切前，其速度很低，壓力很小，經過（guò）研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些（xiē）位置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣泛（fàn）應用（yòng）於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們對研磨過程的機理有（yǒu）多種觀點（diǎn）。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純（chún）切削過（guò）程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖（jiān）劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互（hù）相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒較細（xì），切削運動不盡相同（tóng）而已（yǐ）。這種觀點在（zài）實際過程中可（kě）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，而獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工（gōng）硬（yìng）材料，用（yòng）大顆粒磨粒卻（què）能加工出低粗糙度表麵的實例，顯（xiǎn）然（rán）這種觀點不（bú）全麵。

塑性變形（xíng）說

這（zhè）種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性（xìng）變形。即在工件與研具（jù）表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓（yā）平”，填充了（le）低四處，而後形成極低的表麵粗糖（táng）度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光（guāng）硬材料(如光（guāng）學玻璃)時，則（zé）很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化（huà），這說明不（bú）是（shì）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（zhì）在化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物薄膜;這層（céng）薄膜具有化學保護（hù）作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是（shì）工件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形（xíng）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。這說明研磨不僅是磨料去（qù）除化合（hé）物薄膜的不（bú）斷形成過（guò）程（chéng），並且對表麵層有切削（xuē）作用，而化（huà）學作用則加速了研磨過程（chéng）。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由（yóu）一種觀點來解釋。事實上，研（yán）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（de）結（jié）果。某一作用的主次程度取決（jué）於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光（guāng）是指（zhǐ）利用（yòng）機械、化（huà）學或電化學的作用，降低（dī）工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。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

機械拋光（guāng）

機械拋光（guāng）是靠切削或使材料表麵（miàn）發生塑性變形而去掉工（gōng）件表麵凸出部得到平滑（huá）麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主（zhǔ），表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的（de）研拋液（yè）中，緊壓在工件被加工（gōng）表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）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。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是（shì）材料在化學介質中讓（ràng）表麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑（huá）麵。該（gāi）方法可以拋光形狀複雜（zá）的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化（huà）學（xué）拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光（guāng）

電解拋光基（jī）本原理與化（huà）學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響（xiǎng），效果較好。

超聲（shēng）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（fú）液拋光脆（cuì）硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中（zhōng）並一起置於（yú）超聲波場中，依靠超聲波（bō）的振（zhèn）蕩作用（yòng），使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的液體及（jí）其攜（xié）帶（dài）的（de）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（yè）壓驅動，介質（zhì）主要采用在較低壓力下流過性好的特殊（shū）化合物(聚合物狀物（wù）質)並摻入磨料製成，磨（mó）料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形（xíng）成磨料刷，對工件磨削（xuē）加工。這種方法加工效率高，質量（liàng）好，加工條件容（róng）易（yì）控製。。

電火花超聲複合（hé）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（yòng）的（de）高頻窄脈衝高（gāo）峰值電流的脈衝電源進（jìn）行複合（hé）拋光，由超（chāo）聲振動和電脈衝的腐蝕同（tóng）時作用於工（gōng）件（jiàn）表（biǎo）麵，迅速降低其（qí）表麵粗糙（cāo）度。

2.2拋光的工藝過程

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35 000～40 000 r/min的旋轉（zhuǎn）表麵拋光機進行拋光（guāng）。然後是手工油（yóu）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

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依（yī）次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙（zhǐ）隻用適於淬硬的（de）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鋼件表麵損傷，無法（fǎ）達到預期拋光效果。

精（jīng）拋（pāo）

精拋主要使（shǐ）用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉（fěn）或研磨（mó）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的鑽石研磨膏和拋光布輪（lún）可用來去除（chú）1 200#和1 50 0#號砂紙留（liú）下的發（fā）狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工（gōng）的過程中，會使用到多種工（gōng）藝，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（jiàn）的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌（guǐ）跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨（mó）原理

珩磨是利用安（ān）裝於珩磨（mó）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）壓向工件孔壁，以便產生（shēng）一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往（wǎng）複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特（tè）別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到0.001mm

表麵（miàn）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（fàn）圍（wéi）廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩磨的切削（xuē）過程

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中（zhōng），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（jiē）段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔（kǒng）壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而（ér）油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結（jié）劑（jì）的磨耗（hào），使磨粒與粘（zhān）結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露（lù）出新磨粒，此即油石自銳（ruì）。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔（kǒng）表（biǎo）麵越來越光，與油（yóu）石接（jiē）觸麵積越來越大，單位麵（miàn）積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時（shí）切下的切屑小（xiǎo）而（ér）細，這些切（qiē）屑（xiè）對（duì）粘結劑的磨耗（hào）也很小。

因此，油石（shí）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（mó）粒（lì）尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而（ér）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麵的（de）接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與（yǔ）孔壁之間不易（yì）排（pái）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（héng）磨（mó），油石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（de）精度和表麵粗糙（cāo）度均會受到影響。此時應（yīng）盡快結束珩（héng）磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定（dìng）的速度擴張進給，使（shǐ）磨粒強（qiáng）製性地切入工件。因此珩磨（mó）過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵（dǔ）塞切削現象。

因為當油石產生堵塞（sāi）切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨（mó）壓力增高，從而使磨粒脫落（luò）、破（pò）碎，切削作用增強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和表（biǎo）麵（miàn）粗糙度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定（dìng）壓－－定（dìng）量進給（gěi）珩磨

開始時（shí）以（yǐ）定壓進給（gěi）珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進（jìn）給珩磨，提高孔的（de）精度和（hé）表麵粗（cū）糙度。