磨（mó）削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩（héng）磨的（de）區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的（de）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（lì）流加工技術（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（fāng）法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓（yā）力作用下，通過引導流（liú）過工件的待加工表麵，磨料對（duì）材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到去（qù）除毛刺飛（fēi）邊、孔口倒圓（yuán）等（děng）加工效果，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（yì）於塑（sù）性極強的磨（mó）料，這種加工技術幾（jǐ）乎可以對任意形狀的表麵（miàn）進行光整加工，尤其是針對難以加工（gōng）的複雜內腔表麵，能取得較（jiào）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（mó）具等行業（yè）得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單（dān）來說，就是（shì）一種通過半流體介質進行拋（pāo）光去毛刺的工藝，主（zhǔ）要麵向內孔、以及不規則形狀的（de）中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要（yào）素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒（lì），混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨（mó）料顆粒（lì）的大小、硬度，以及半（bàn）流（liú）體的粘稠度（dù）、遇熱後是否會黏貼（tiē）工件（jiàn），是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通（tōng）常選材有（yǒu）碳化（huà）矽、白剛玉、金剛石等，根據各自（zì）的硬度，對應不同材質（zhì）的工件。例如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金（jīn）剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原（yuán）因是，為了提高工件拋光（guāng）去毛刺的效率。一來，一款夾（jiá）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（hòu），退模換工件時，不必每（měi）次校準，大大減少了停（tíng）機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保（bǎo）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（zhōng）心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨（mó）合時（shí）間，又可以（yǐ）減（jiǎn）少設備故障率，延長設備使用（yòng）壽命。

1.2磨粒（lì）流特點

(一)可加工（gōng）內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三（sān）)可實現自動化（huà）生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研（yán）磨是將（jiāng）研（yán）磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌（qiàn）人磨料或敷塗磨料（liào）並添加潤滑劑,在一定的壓力（lì）作用下，使工（gōng）件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極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的（de）幾何形狀和很（hěn）高的表麵粗糙度，這種對工件表麵（miàn）進行（háng）最終精密加工（gōng）的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研（yán）將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研（yán）具間不斷地滑動與滾動（dòng），從而（ér）實現對工件的切（qiē）削。濕（shī）研應用（yòng）較多。

幹（gàn）研（yán）將磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地（dì）壓嵌在研具表層上，研磨時需（xū）在（zài）研具表麵塗（tú）以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

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研磨的特點及應用範圍

設備（bèi）簡單，精度（dù）要求（qiú）高。

加工質量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但（dàn）一般不（bú）能提高加（jiā）工麵與（yǔ）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（hé）金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生（shēng）產中加工各種高精度型麵，並（bìng）可（kě）用（yòng）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綜合作（zuò）用的微量（liàng）切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸（cùn）誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可（kě）達Ra=0.012μm,表麵（miàn）幾何形狀精度和（hé）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（huò）得了最佳的工藝效果,但人們對研磨過程的機（jī）理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一（yī）種純切削（xuē）過程。最終精度的獲得（dé）是由很多微（wēi）小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切（qiē）削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無（wú）數條切痕重疊（dié）、互（hù）相交（jiāo）錯、互相抵（dǐ）消的（de）加工麵。它與（yǔ）磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多（duō）現象，也能指導工作。例如，研磨過程（chéng）中（zhōng）使用的磨料粒度一序比一（yī）序（xù）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硬材料（liào），用大顆（kē）粒磨（mó）粒卻能加工出（chū）低粗糙度表麵的（de）實例，顯然這（zhè）種（zhǒng）觀點不全麵。

塑（sù）性變形說

這種觀點認為在（zài）研磨時，表麵發生了級性變形。即（jí）在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填（tián）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（shí），產生塑性變形是有可（kě）能的;而用軟基體（tǐ）拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件（jiàn）在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單（dān）的壓平過（guò）程。

化學作用說

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（chéng）了一（yī）層化合物薄膜;這層薄（báo）膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化（huà）合（hé）物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得（dé）較低的表麵粗糙（cāo）度。然而，顯微分析表明，經（jīng）研磨的表層（céng）約有微米程度的破壞（huài）層。這說（shuō）明研磨不僅是磨料去除化合物（wù）薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化（huà）學作用則加（jiā）速（sù）了研磨過程。顯（xiǎn）然化學（xué）作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可（kě）能由一種觀點來（lái）解釋。事實上（shàng），研（yán）磨（mó）是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表（biǎo）麵（miàn）擠（jǐ）壓變形等綜合（hé）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（guāng）是指利用（yòng）機械、化（huà）學或電化學的作用，降低工件表（biǎo）麵（miàn）粗糙度，獲得光亮、平整表麵（miàn）的加（jiā）工方法。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料顆（kē）粒等（děng）對工件表麵進行的（de）修飾（shì）加工。

2.1拋光的分類

機械拋（pāo）光

機械拋光是（shì）靠切削或使材料表麵發生塑性變形（xíng）而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵（miàn）的拋光方（fāng）法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，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（yòng）特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）運動（dòng）。利用該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中（zhōng）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

化學拋光是材料（liào）在化學介質中讓表麵微（wēi）觀凸（tū）出（chū）的部分較凹部分優先溶解，從而得（dé）到平滑麵。該方法可（kě）以拋光形（xíng）狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學（xué）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光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使（shǐ）表麵光滑。與化（huà）學拋光相比，它可消除陰（yīn）極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液（yè）拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中（zhōng）並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨料在（zài）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。流體動力研磨是由液壓驅（qū）動，介（jiè）質主要（yào）采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物（wù）(聚合物狀物質)並摻入（rù）磨料製成，磨料可采用碳（tàn）化（huà）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成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了（le）提高表（biǎo）麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光（guāng）速（sù）度，采用超聲波（bō）與專用的高頻窄（zhǎi）脈衝高峰值電流的（de）脈衝電源進行複（fù）合拋光，由超聲振動和（hé）電脈衝的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、磨削等工藝後的表（biǎo）麵可以選（xuǎn）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（yán）磨，條狀油石加（jiā）煤（méi）油作為（wéi）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（zhǔ）要使用砂紙和煤油（yóu）。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（shì）於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達（dá）到預（yù）期拋光效果。

精（jīng）拋

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

4、珩磨（mó）

在對零件加工的過程中，會使用到多種（zhǒng）工藝，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（zài）一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工餘量，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上的一條或多條油石，由漲開機構將油石（shí）沿徑向（xiàng）漲開，使其壓向工（gōng）件孔壁，以便（biàn）產生一定（dìng）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（zhuǎn）運動，工件往複運動（dòng），從而實現珩磨（mó）。

珩磨的切削有三種模式：定壓進給珩磨、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：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱（zhù）形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨（mó）加工工藝可以通過去除（chú）最少（shǎo）加工餘（yú）量而極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（mó）的切削過程

定壓（yā）進給珩磨

定壓進給中（zhōng），進給機（jī）構以恒定的壓力壓向孔壁，分三（sān）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。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑（xiè）對油石粘（zhān）結（jié）劑的磨耗（hào），使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在（zài）切削壓力的作用下自行（háng）脫（tuō）落，油石麵即露出新磨粒，此即油（yóu）石自銳。

第二階段是破碎切削階（jiē）段，隨著珩磨的進（jìn）行，孔表麵越來越光，與（yǔ）油石接觸麵積越來（lái）越（yuè）大，單位麵積的接觸壓力下降（jiàng），切削效率降低。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。因而磨粒尖端負荷（hé）很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的（de）切削刃。

第三階（jiē）段（duàn）為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細（xì）的切屑堆積於油（yóu）石與孔壁之（zhī）間不易排除，造成（chéng）油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削（xuē）能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油石堵塞嚴重（chóng）而產生粘結性堵塞時，油石完全失（shī）去（qù）切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙（cāo）度均（jun1）會（huì）受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定（dìng）量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的（de）速度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過（guò）程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切（qiē）削現象。

因為當油石產生堵塞（sāi）切削力下（xià）降時，進給量大（dà）於實際磨削量（liàng），此時珩（héng）磨壓力（lì）增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用（yòng）增強（qiáng）。

用此（cǐ）種方法珩磨時，為了提高孔精（jīng）度和表（biǎo）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，當油石（shí）進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最（zuì）後可用不進給珩（héng）磨，提高孔的精（jīng）度（dù）和表麵粗糙度。