磨削之研（yán）磨拋光、磨粒流與珩磨（mó）的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加（jiā）工(AFM)工（gōng）藝是理想的拋光和去毛刺（cì）方法，特別是對於（yú）複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒（lì）流（liú）加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一（yī）定（dìng）黏（nián）性的流動磨料介質，在一定（dìng）壓力作用（yòng）下，通過引（yǐn）導流過工件的（de）待加工（gōng）表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以（yǐ）達到（dào）去（qù）除毛（máo）刺飛（fēi）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（shí）現光整加工目的。得益於塑性極強的（de）磨料，這種（zhǒng）加工技術幾乎（hū）可以（yǐ）對任意形狀的表麵進行光整（zhěng）加（jiā）工，尤其是針對難以加（jiā）工的複雜內（nèi）腔表麵，能取得較好的光整（zhěng）加工效果，近年來這種技術（shù）在航空、航天、汽車和模具等行業得到（dào）了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說（shuō），就是一種通過半流體介質進行拋光去毛（máo）刺的工藝，主要麵向內孔、以及（jí）不規則形狀（zhuàng）的中（zhōng）小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個（gè）核心要素（sù），即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是（shì）由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體（tǐ），調製而成的（de）半流體狀態的介質，磨（mó）料（liào）顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇（yù）熱後（hòu）是否會黏貼工件，是影（yǐng）響拋光去毛刺質（zhì）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（jiàn）。例如鋁製品、銅（tóng）製品工件，選用碳化矽（guī）磨料即可。而硬度較高的鎢（wū）鋼、合金鋼，選用白剛玉或金（jīn）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的效率。一（yī）來，一款夾（jiá）具上可以同（tóng）時（shí）夾持多個工（gōng）件，一（yī）次性加工。二來，使用工裝夾（jiá）具後，退模換工件時（shí），不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在（zài）於，在提升效率的前提下，如（rú）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的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作（zuò）人員更快上手，減少培訓磨合時間，又（yòu）可以減少設備故障率，延長（zhǎng）設備使用壽命。

1.2磨（mó）粒流特點（diǎn）

(一（yī）)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複（fù）性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效（xiào）率高（gāo）

(五)可控性及可預測性好

(六)加工（gōng）表麵質好

1、研磨（mó）

研磨是將研磨工具(以下簡稱研（yán）具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力（lì）作（zuò）用下，使（shǐ）工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作（zuò）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（cùn）、準確的幾何形狀（zhuàng）和很高（gāo）的表麵粗（cū）糙度，這種對工（gōng）件（jiàn）表麵進行最（zuì）終精（jīng）密加工的方法（fǎ），叫（jiào）做研磨（mó）。

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表麵，使磨料(W14～W5)在（zài）被加工的（de）產品與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕（shī）研應用較多。

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（miàn）塗以少量的潤滑劑。幹研（yán）多用（yòng）於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均（jun1）可（kě）采用。

1.2研磨的（de）特（tè）點及應用範圍

設備簡單，精度要求高（gāo）。

加工（gōng）質量可（kě）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與其他表麵之間的位置精度。

可（kě）加工各（gè）種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合（hé）金、硬（yìng）質合金、陶瓷、玻璃及某些塑（sù）料製品等。

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

1.3研（yán）磨機理

研（yán）磨的實質是用遊離的磨（mó）粒通過研具（jù）對（duì）工件表麵進行包（bāo）括物理和化學綜合作用的微量切前，其速度（dù）很低，壓（yā）力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤（wù）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位置（zhì）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（huò）得了最（zuì）佳的工藝效果,但人們（men）對研（yán）磨（mó）過程的機理有（yǒu）多種（zhǒng）觀（guān）點（diǎn）。

純切（qiē）削說

這種觀點認（rèn）為:研磨和（hé）磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度（dù）的獲得是由很多微小的硬磨粒對工（gōng）件表麵不斷（duàn）切削，靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削（xuē）和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交（jiāo）錯、互（hù）相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際（jì）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（bǐ）一（yī）序（xù）細，而（ér）獲得的精度則一序比一序高（gāo）。但這種觀點解釋（shì）不了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的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這（zhè）種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表（biǎo）麵接觸運（yùn）動中，粗糙高凸的部位在摩（mó）擦（cā）、擠壓作用下（xià）被“壓平”，填充（chōng）了低四處，而後（hòu）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（shí），產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實（shí）際上，工件（jiàn）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

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵（miàn）活性物質（zhì）在化學作用下，很（hěn）快就形（xíng）成了一層化合物薄膜;這層薄膜具（jù）有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過（guò）程就是工件表麵高（gāo）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（cāo）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（shuō）明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然（rán）化學作（zuò）用（yòng）說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能（néng）由一種觀點來解釋。事（shì）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（jiàn）表麵擠壓變形等綜合（hé）作（zuò）用的結果。某一作（zuò）用的主次程度取決於加工性質（zhì）及加工過程的進（jìn）展階段。

2、拋光

拋光是指利用（yòng）機械（xiè）、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整（zhěng）表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等（děng）對工件表麵進行的修飾加（jiā）工。

2.1拋光的（de）分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料（liào）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，以手工操作（zuò）為主，表（biǎo）麵（miàn）質量要求高的可采用超精（jīng）研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采用特製的（de）磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速（sù）旋轉運動。利用（yòng）該技術可（kě）達（dá）到Ra0.008 μm的表麵粗糙（cāo）度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光（guāng）

化學拋光是材（cái）料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分（fèn）較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵（miàn）。該方法可以（yǐ）拋光（guāng）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度一般為Ra10 μm。

電解拋光

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

超聲波拋光

超聲拋光（guāng）是利用工具斷麵（miàn）作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，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（de）磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動（dòng）力研磨是由液壓驅動，介質主（zhǔ）要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨（mó）拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷（shuā），對工（gōng）件磨削加工。這種方法加工效率高，質量（liàng）好，加工條件（jiàn）容（róng）易控製。。

電火（huǒ）花超聲複合拋光

為了提（tí）高（gāo）表麵（miàn）粗糙度Ra為1.6 μm以（yǐ）上工件（jiàn）的（de）拋光（guāng）速度，采用超（chāo）聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流（liú）的脈衝電源進行複合拋光，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（miàn）粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工藝過程

粗（cū）拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選（xuǎn）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（hòu）是（shì）手工油（yóu）石研磨，條（tiáo）狀油石加煤油作（zuò）為潤滑劑或冷卻劑。使用順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋（pāo）

半精拋（pāo）主要使用砂紙和煤油。砂紙的號（hào）數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這（zhè）樣可能（néng）會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精（jīng）拋（pāo）主要使用鑽石（shí）研磨（mó）膏。若用拋光布輪混合鑽石研（yán）磨粉或研磨膏進行研磨，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（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

在對零件（jiàn）加工的過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工（gōng）是（shì）對孔進行精整加工（gōng）的一種加工方式。

珩磨工藝（yì）是一種以被加（jiā）工麵（miàn）為導向，在一定進給壓力（lì）下，通過工具和零件的相對（duì）運動去（qù）除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔（kǒng）加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於（yú）珩磨頭圓（yuán）周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑（jìng）向漲開，使其壓向工件孔壁，以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；或者（zhě）珩磨頭隻（zhī）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（shì）：定壓進給珩磨、定（dìng）量進給珩磨、定壓-定量進給珩磨。

3.2珩磨加（jiā）工的特點：

加工精度高：特（tè）別是一些（xiē）中小型通孔，圓柱度能達（dá）到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋（wén），有利（lì）於潤滑油的存儲及油膜的保（bǎo）持。

加工範圍廣：主要（yào）加工各（gè）種圓（yuán）柱形孔：通孔、軸向和徑（jìng）向有間斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進給機構以（yǐ）恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫（tuō）落切削階段，這種定（dìng）壓（yā）珩磨，開（kāi）始（shǐ）時由於孔壁粗（cū）糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的（de）凸（tū）出（chū）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合（hé）強度下降，因（yīn）而有的（de）磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒（lì），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，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位（wèi）麵積的接觸壓力下降，切削效率降低（dī）。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，油石磨粒（lì）脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由（yóu）磨粒尖端切（qiē）削。因而磨粒尖端（duān）負荷很大，磨粒易破（pò）裂、崩碎而形成新的切（qiē）削刃。

第三階段為堵（dǔ）塞切削階段，繼續（xù）珩磨時油（yóu）石和孔表麵（miàn）的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油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（shí）切削（xuē）能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石（shí）堵塞嚴重而（ér）產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會（huì）受到影響。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進（jìn）給珩磨

定量進給（gěi）珩磨時，進（jìn）給機構以恒（héng）定的速度擴張（zhāng）進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩（héng）磨過程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（wéi）當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大於（yú）實際磨（mó）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。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和（hé）表麵粗糙度（dù），最（zuì）後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定（dìng）量（liàng）進給珩磨

開（kāi）始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段（duàn）時，轉（zhuǎn）換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進（jìn）給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度（dù）。