磨削之研磨（mó）拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技（jì）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法。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，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，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等（děng）加工效（xiào）果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度（dù）值，實現光整加工目（mù）的。得益於塑性極強（qiáng）的磨料，這種加工（gōng）技術幾乎（hū）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）的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這（zhè）種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活（huó）塞　2—工件（jiàn）　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一（yī）種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及（jí）不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝（yì）包含三個核心要素（sù），即軟磨料、夾具（jù）與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料（liào）是由非常細小的（de）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（mó）料顆粒的大小、硬度，以及半（bàn）流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工（gōng）件，是影響拋光去毛刺質量（liàng）的關（guān）鍵。磨料通常選材有碳化矽（guī）、白剛玉、金剛石等，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（pǐn）工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選（xuǎn）用（yòng）白剛玉或（huò）金剛石更（gèng）為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋（pāo）光去毛刺的效率。一來，一款夾具上（shàng）可以同時夾持多個（gè）工件，一（yī）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，大大減少了（le）停機時間。

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

PLC係（xì）統

　　PLC係統是整（zhěng）個（gè）磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡（jiǎn）潔、規（guī）範，既可以讓操作人員更快（kuài）上手，減少（shǎo）培訓磨合時間，又可（kě）以減少設備故障率，延長設備使用（yòng）壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二（èr）)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)可控性及可預測性好

(六)加（jiā）工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨（mó）工（gōng）具(以下簡（jiǎn）稱研具)表麵（miàn）嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作（zuò）用下，使工件（jiàn）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（céng）極薄的切屑，使工件具有精確的尺（chǐ）寸、準確的（de）幾何形狀和很高的表（biǎo）麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨（mó）的（de）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)在被加工的（de）產品與研具間不斷地滑動（dòng）與滾動，從而實現（xiàn）對工件的切削（xuē）。濕研應用較多。

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（zài）研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹（gàn）研多用（yòng）於精研。

半幹研所用（yòng）研磨劑為糊（hú）狀的研磨膏，粗、精研（yán）均可采用。

1.2研磨的特點（diǎn）及應用範圍

設備簡單，精度要求（qiú）高。

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

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

研磨廣泛用（yòng）於（yú）單件小批生（shēng）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（de）實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（huà）學綜合作用的微量切（qiē）前，其速（sù）度很低，壓力很小（xiǎo），經（jīng）過研磨的工件（jiàn）可獲得0.001mm以內的（de）尺寸誤差，表麵（miàn）粗（cū）糙度一般能（néng）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（wèi）置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加（jiā）工中（zhōng），並且獲得（dé）了最佳的工藝效果,但人們（men）對研磨過程（chéng）的（de）機理有（yǒu）多種觀點。

純切削說

這種觀點認（rèn）為:研磨（mó）和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲得是由（yóu）很（hěn）多微小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和擠（jǐ）壓作用（yòng）,形成無數條切痕重疊、互相交（jiāo）錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻（zhī）是（shì）磨（mó）粒顆粒較細，切削運動不盡相同而（ér）已（yǐ）。這種觀點（diǎn）在實際過程（chéng）中可以解釋許（xǔ）多現象，也能指導工作（zuò）。例如，研磨過程中（zhōng）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（zhǒng）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糙度表麵的實例，顯然這種觀點（diǎn）不全麵。

塑性變形說

這種觀點（diǎn）認為在（zài）研磨時，表麵發生（shēng）了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩（mó）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（jí）軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變（biàn）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。實際（jì）上，工件在研磨（mó）前後有質量變化，這說明不是簡單的壓（yā）平過程。

化學（xué）作用說

這種觀點認為:被研磨（mó）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（kuài）就形成了一層化合物薄膜;這（zhè）層薄膜具（jù）有化學保護（hù）作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過（guò）程就是工件表麵高凸部位形（xíng）成的化合物（wù）薄膜不斷被（bèi）除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而（ér），顯微分析表明，經研磨的表層約（yuē）有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的（de）不斷形成過程，並且對表麵層（céng）有切削作用，而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）上所述，研（yán）磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實（shí）上，研磨是磨（mó）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結果。某一作用的主次程（chéng）度取決於加工性質及加工過（guò）程的進展（zhǎn）階（jiē）段。

2、拋光

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

2.1拋光的分類

機（jī）械（xiè）拋光

機械（xiè）拋光是（shì）靠切削或使材料表麵發（fā）生塑性變形而去掉工件表麵凸出部得（dé）到（dào）平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表（biǎo）麵質量要求高的（de）可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用（yòng）特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被（bèi）加工（gōng）表麵上，作高速旋轉運動（dòng）。利用（yòng）該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵（miàn）粗糙度最好的。光學鏡（jìng）片模具常采用這種方法。

化（huà）學拋光

化學拋光是材料在化學介質中（zhōng）讓表麵微（wēi）觀凸出的部分較凹部分優先（xiān）溶解，從（cóng）而得（dé）到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工（gōng）件（jiàn），可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光（guāng）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（huà）學拋光相同，即（jí）靠選擇性（xìng）溶解（jiě）材料表麵微小（xiǎo）凸出部分，使表麵光（guāng）滑。與化學拋光相比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果較好（hǎo）。

超聲波拋光

超聲拋光（guāng）是利（lì）用工（gōng）具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一（yī）種加工方法。將工件放入磨料懸浮（fú）液中並一起置於（yú）超聲波場中，依（yī）靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流（liú）體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表（biǎo）麵達到拋光的目的。流體動力研磨（mó）是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流過性好的特（tè）殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製（zhì）成，磨（mó）料可采用（yòng）碳化矽粉末。

磁研磨拋光

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

電火花超聲複合拋光

為了（le）提高（gāo）表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度（dù），采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值（zhí）電流的（de）脈衝電源（yuán）進（jìn）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（biǎo）麵，迅速降低其表麵粗糙度（dù）。

2.2拋光的工藝過（guò）程

粗拋

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

半精拋

半精拋主（zhǔ）要使用砂紙和煤油（yóu）。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（yú）淬硬的模具鋼(52 HRC以（yǐ）上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼（gāng）件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混（hún）合鑽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（de）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（xià）的發狀磨（mó）痕。

4、珩磨（mó）

在對零件加工的過程中，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式。

珩（héng）磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給（gěi）壓力（lì）下（xià），通過工具和零件的相對運動去除加（jiā）工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周（zhōu）上的一條（tiáo）或多條油石，由漲開（kāi）機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工（gōng）件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋（xuán）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（héng）磨的（de）切削有三種模式：定壓進給（gěi）珩磨、定量進給珩磨、定壓（yā）-定量進給珩磨（mó）。

3.2珩磨加工的特點：

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

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的（de）存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向（xiàng）有間斷（duàn）的孔

切削餘（yú）量少。

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

3.3珩磨的（de）切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，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（tuō）落切削階段，這種定壓珩（héng）磨，開始時由於孔壁粗糙，油石（shí）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。而油石表麵因接觸（chù）壓力大，加上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨（mó）粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下（xià）自（zì）行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第（dì）二階（jiē）段是破碎切削階（jiē）段，隨著珩磨的進行，孔表麵（miàn）越（yuè）來越光（guāng），與油石接（jiē）觸麵積越來（lái）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（zhān）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（xīn）磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨（mó）粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削（xuē）刃。

第三階段為堵塞切削階段（duàn），繼（jì）續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越（yuè）大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造（zào）成油石堵塞，變得很光滑。因（yīn）此油石切（qiē）削能力極低，相（xiàng）當於（yú）拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產（chǎn）生粘結性堵塞時，油（yóu）石完（wán）全（quán）失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應（yīng）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張進給，使磨（mó）粒強製性地（dì）切入工件（jiàn）。因此珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和破碎（suì）切削，不可能產生堵塞切（qiē）削現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降時（shí），進給量大於實際（jì）磨削（xuē）量，此時珩磨壓（yā）力增（zēng）高（gāo），從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

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