磨削之研磨抛光、磨（mó）粒流（liú）与珩磨的区别

1、磨粒流工艺

磨料流加工(AFM)工（gōng）艺是（shì）理想的抛光和（hé）去毛刺方法，特别是对（duì）于复杂的内部形状和（hé）有（yǒu）挑战的表面加工要求。

磨粒流加工技术（Abrasive Flow Machining，AFM）又称为挤压珩磨技术，起源于20世纪60年代，是一种区别于传统机械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流动磨料介质，在一定压力作用下，通过引导流过工（gōng）件的待加（jiā）工（gōng）表面，磨料对材料形成挤压并进行微量去除，可以达到去除毛（máo）刺飞边、孔口倒圆等加工效果，重要的是可以（yǐ）降低待加工表面的粗糙度值，实现光整加工目的。得益于塑性（xìng）极强的磨料，这种加工技术几乎可以对（duì）任（rèn）意形状的表面进行（háng）光整加工，尤（yóu）其是针对（duì）难以加工的复杂内腔表面，能取得较好的光整加工（gōng）效果，近年来这种（zhǒng）技术在航空、航天、汽车和模具等行业得到了广泛应用。

1—活（huó）塞　2—工件　3—夹具（jù）　4—缸体

1.1工艺系统

磨粒流（liú），简（jiǎn）单来说（shuō），就是一（yī）种通过半流体介质进行抛光去毛（máo）刺的工艺，主要面向内孔、以及不规则形状的（de）中小型工件。磨粒流（liú）抛光工艺包（bāo）含三个核心要素（sù），即软磨料、夹具与PLC系统：

软磨料

　　软磨料是由（yóu）非常细小的硬质颗粒，混合相关液体，调制（zhì）而（ér）成的半流体状态的介质，磨料（liào）颗粒（lì）的大小、硬度，以及半（bàn）流体的粘稠度、遇（yù）热后是否会黏贴工件，是影（yǐng）响抛光（guāng）去毛刺质量的关键。磨料通常选材有碳化硅、白刚玉、金刚石等，根据各自的硬度，对应不同（tóng）材质的工件。例如铝制（zhì）品、铜制品工件，选用碳化硅磨料（liào）即可。而硬度较（jiào）高的钨钢、合金钢，选用白刚玉或金刚石更为合（hé）适（shì）。

工装夹具

选用夹具的原因是，为了提高工件抛（pāo）光去毛刺的效率。一来，一款夹具上可以同时夹（jiá）持多个工件（jiàn），一（yī）次性加工。二（èr）来，使用工装夹具后，退模换工件时，不必每次校准（zhǔn），大大减少（shǎo）了停机（jī）时间。

工装夹具设计的关键在于，在（zài）提升效率的前提下，如何保持（chí）工（gōng）件均匀（yún）受力，而不致于使（shǐ）工件压伤。

PLC系统

　　PLC系统是整个磨粒流设（shè）备的控制（zhì）中心，PLC系统设计地简洁、规范，既可以让（ràng）操作人员更快上手，减少培训（xùn）磨（mó）合时间，又可以减少设备故障率（lǜ），延长设备使（shǐ）用寿命。

1.2磨粒流特（tè）点

(一)可（kě）加工内腔复杂的零件

(二（èr）)均匀性和重复性好

(三)可实现自动化生产

(四)生产效（xiào）率高

(五)可（kě）控性及可预测性好

(六)加工（gōng）表面质好

1、研磨

研磨是将研磨工具(以下简称研具)表面嵌人（rén）磨料或敷涂磨料并添加润滑剂,在一定的压力作用下，使工件和研具接触并（bìng）做相对运动，通过磨料作用，从工件表面切去（qù）一（yī）层极薄的切屑，使工件具有精（jīng）确的尺寸、准确的几何形（xíng）状和很高的表面粗糙度，这种对工件表面进行最终（zhōng）精密加（jiā）工的方法，叫做研（yán）磨。

1.1研（yán）磨的种类

湿研将液状研（yán）磨剂涂敷或连续加注于研具表面，使磨料(W14～W5)在被加工的产品与研具间不（bú）断（duàn）地（dì）滑动与滚动，从（cóng）而实现对工件的切削。湿研应用较多。

干研将磨料(W3.5～W0.5)均匀地压嵌在研具表层上，研（yán）磨时需在（zài）研具表面涂以少量的润滑剂。干研多用于精研。

半干（gàn）研所用研（yán）磨（mó）剂为糊状的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨的特点及应用范围

设（shè）备简单，精度要求高。

加工质量可靠。可获得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工面与其他表面之（zhī）间的位置精（jīng）度。

可加工各种钢、淬（cuì）硬钢（gāng）、铸铁、铜铝及其合金、硬质合金、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料制品等（děng）。

研（yán）磨广泛用（yòng）于单件小批生产中（zhōng）加工各（gè）种高精度型面，并可用于大批（pī）大量生产中。

1.3研磨机（jī）理

研磨的实质是用游离的磨粒通过研具对工件表面进（jìn）行包括物理和化学综（zōng）合（hé）作（zuò）用的微量切前，其速度很低，压（yā）力很小，经过研磨的工件（jiàn）可获得（dé）0.001mm以内的（de）尺（chǐ）寸误差，表面粗糙（cāo）度一般能达到R.=0.4~0.1μm,最小可达Ra=0.012μm,表面几（jǐ）何形（xíng）状精（jīng）度和一些位（wèi）置精度也可进一步提高。 

尽管研磨已广（guǎng）泛应用于机械加工中，并且获得了最佳的工艺效果,但人们对研磨过程的机理有多种观点。

纯（chún）切削说

这种观点认为:研磨和磨（mó）削一样，是一种纯切（qiē）削过程。最终精度的获得是由很多（duō）微小（xiǎo）的硬磨（mó）粒对工件表面不（bú）断切削，靠磨粒的尖劈、冲击、刮削和挤压作（zuò）用,形成无数条（tiáo）切痕重叠（dié）、互（hù）相交错、互相（xiàng）抵消的加工面。它与磨削（xuē）的差（chà）别只是磨粒（lì）颗粒较细，切削运动不尽相（xiàng）同而已。这种观点在实际过程中可以（yǐ）解释许多现（xiàn）象，也能指导工作。例如，研磨过程中使用的磨料粒度一序比一序细（xì），而获得的精度则一序比一（yī）序高。但这（zhè）种观（guān）点解释不（bú）了用软磨料加工硬材（cái）料（liào），用大（dà）颗粒磨粒却能加工出低粗糙度表面的实例，显（xiǎn）然这种观点（diǎn）不全面。

塑性变形说

这种观点认为在研（yán）磨时，表面发生了级性变形。即在工件与研具表面接触运动（dòng）中，粗糙高凸的部位在摩擦、挤压作用下被“压平（píng）”，填充了低四处，而后（hòu）形成极低的表面粗糖度。住然而在研磨极软材料(如铅、锡等（děng）)时，产（chǎn）生塑性变形是有可能的;而用软基体抛光硬材（cái）料（liào）(如光学玻璃)时，则很难解释为塑性变（biàn）形。实际上，工件在研磨（mó）前后有质量变（biàn）化，这（zhè）说明不是简单的压平过程。

化学（xué）作用说

这种（zhǒng）观点认为:被研磨表面出现了化学变化过程。工件表面活性物质在化学作用下，很快就形成了一层化合物薄膜;这层薄膜具（jù）有化学保护作用，但能被软质磨料除掉。研磨过程就是工件表面高凸部位（wèi）形成的化合（hé）物薄膜不断被除掉（diào）又很快形成的过程,最（zuì）后获得较低的表面粗糙度（dù）。然（rán）而，显微（wēi）分析表（biǎo）明，经研磨（mó）的表层（céng）约有微米程度的破坏层（céng）。这说明研（yán）磨不仅是磨料去除化合物薄膜的不断形成过程，并且对表面层有切削（xuē）作用，而化学作用则加速了研磨过程。显然（rán）化学作用说也不全面。

综上所述（shù），研磨过程不可能由一种观点来解释。事实上，研磨是磨粒对工件表面的切削、活性物（wù）质的化学作用及工件（jiàn）表面（miàn）挤压变形等综合作用的结（jié）果。某一作用的主次（cì）程度取决于加工性质及加工过程的进展阶段。

2、抛光

抛光是指利用机械、化学（xué）或（huò）电化学的作用，降低工（gōng）件表面粗（cū）糙度，获（huò）得光亮、平整表面的加工方法。主要是利用抛光工具和磨料颗粒等对工件表面（miàn）进行的修饰加工。

2.1抛光的分类

机械抛光

机械抛光是（shì）靠切削或使材料表面发生塑性变形而去掉工件表面凸（tū）出部得到平滑面的抛光方法，一（yī）般使用油石条、羊毛轮、砂纸等（děng），以（yǐ）手工操作为主（zhǔ），表面质量要求高的可采用超精研抛的方法（fǎ）。超精研抛是采用特制（zhì）的（de）磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运（yùn）动。利用（yòng）该技术可达到Ra0.008 μm的表面粗（cū）糙度（dù），是各种抛光方法中表面粗糙（cāo）度最（zuì）好的。光学镜片模具常采（cǎi）用这种方法。

化学抛（pāo）光

化（huà）学抛（pāo）光是材料在化学介质中让（ràng）表面微（wēi）观凸出的部分较凹部分优先溶解，从而得到平滑面。该方法可以抛光形状复杂的工件，可以同时抛光很多工件，效率高（gāo）。化学抛光得到的表面（miàn）粗糙（cāo）度一般为Ra10 μm。

电解抛光

电解抛光基本原（yuán）理与化（huà）学抛光相同，即（jí）靠选择性溶解材料表面微（wēi）小凸出部（bù）分，使（shǐ）表面（miàn）光滑。与化（huà）学抛光相比，它可消除阴极反应的影响，效果较好。

超声波（bō）抛光

超声（shēng）抛光是利用工具断面（miàn）作超声波振动，通过磨料悬浮液抛光脆硬材料的一种加工方法。将工件放入磨料（liào）悬浮液（yè）中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。

流体抛光

流体抛（pāo）光是依靠流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的（de）目的。流体动力研磨是（shì）由液压驱动，介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化（huà）合物(聚（jù）合物状物质)并掺入磨料（liào）制（zhì）成，磨料可采用碳化硅粉末。

磁研磨抛（pāo）光

磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削（xuē）加工。这种方法加工（gōng）效率高，质（zhì）量好，加工条件容易控制。。

电火花超（chāo）声复合抛光

为了提高表面粗糙度Ra为1.6 μm以上工件的抛光速度，采用超声波与专用的高频窄脉冲高峰值（zhí）电流的脉冲电源进行复合抛光，由超声振动和电脉冲的（de）腐蚀同时（shí）作用于工件表面，迅速降低（dī）其表面粗糙度。

2.2抛光的工艺过程

粗抛

精（jīng）铣、电火花加工、磨削等工艺后（hòu）的表面可以选择转（zhuǎn）速在（zài）35 000～40 000 r/min的旋转表面抛（pāo）光机进行抛光。然后是手（shǒu）工油石研磨，条状油石加（jiā）煤油作为润滑剂或冷却剂。使用（yòng）顺序为180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精（jīng）抛

半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。实际上#1 500砂纸只用适于淬硬的模具钢（gāng）(52 HRC以上)，而不适用于（yú）预硬钢，因为这（zhè）样可能会导致预硬钢件表面损伤，无法达到预（yù）期抛光效果。

精抛

精（jīng）抛主要使用钻（zuàn）石研磨膏。若用（yòng）抛光布轮混（hún）合（hé）钻石（shí）研磨粉或研磨膏进行研磨，则通常的研磨顺（shùn）序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的（de）钻石研（yán）磨膏（gāo）和抛光布轮可用来去除1 200#和1 50 0#号砂纸留下的发状（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

在（zài）对零件加工的过（guò）程中，会（huì）使用到多种工艺，其中珩磨加工是对孔（kǒng）进（jìn）行精整加工（gōng）的一种加工方式。

珩（héng）磨工（gōng）艺是一种以（yǐ）被加工面为导向，在一定进给（gěi）压力（lì）下，通过工具和零件的相对运动去除加（jiā）工余量，其切削轨迹为交叉网纹的精孔加工工艺。

3.1珩磨原理

珩磨是利用（yòng）安装于珩磨头圆周上的一（yī）条（tiáo）或多条油石，由涨开机（jī）构将油石沿径向涨开，使其压向工件孔壁，以便产生一定（dìng）的接触面（miàn）。同时珩磨头旋转（zhuǎn）和往复运动。零件（jiàn）不（bú）动；或（huò）者珩磨头只做旋转运动，工件往复运动，从而实现珩磨。

珩磨的切削有三种模式（shì）：定压进给珩磨、定（dìng）量进给珩磨、定压-定量进给珩（héng）磨。

3.2珩磨加工的特点：

加工精度高（gāo）：特别是一些中小型通孔，圆柱度能达到0.001mm

表面质（zhì）量好：表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保（bǎo）持。

加工范围广：主要加工（gōng）各种圆柱形（xíng）孔：通孔（kǒng）、轴向（xiàng）和径向有间断的孔

切削余量（liàng）少（shǎo）。

纠孔能力强：采用珩磨加工工艺可以通过去除最少加工余量（liàng）而极大地改善孔和外圆的尺寸精（jīng）度、圆（yuán）度（dù）、直线度、圆柱度和表面粗糙度。

3.3珩磨的切削过程

定压进给珩磨

定压进给中，进给机构以（yǐ）恒定的压力压向孔（kǒng）壁，分三个阶段（duàn）。

第一个阶段（duàn）是脱落切削（xuē）阶段，这种定压珩磨，开始时由于孔壁粗糙，油石与孔壁接触面（miàn）积很小，接触压力大，孔壁的凸出部分很快被（bèi）磨去。而油石（shí）表面因接触压力大，加上切屑对油石粘结（jié）剂（jì）的磨耗，使磨粒与粘结剂的结（jié）合强度下降，因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落，油石面即露出新磨粒，此即油石自锐。

第二（èr）阶段是破碎切削阶段，随着珩磨的进行，孔表面越来越光，与油（yóu）石接触面积越来越（yuè）大，单位面积的接触压力下降，切削效率降低（dī）。同时切下（xià）的切屑小而细（xì），这些切屑对粘结剂（jì）的磨（mó）耗也很（hěn）小。

因此，油石磨粒脱落很少，此时磨削不是靠新磨（mó）粒（lì），而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三阶段为堵塞切削阶段，继续珩磨（mó）时（shí）油石和孔表面（miàn）的接触（chù）面（miàn）积越来越大（dà），极细（xì）的切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除，造成（chéng）油石堵塞，变得很光（guāng）滑。因此油石（shí）切削（xuē）能力极低，相当于抛光（guāng）。若继续珩磨，油石堵塞严（yán）重而产生粘结性堵塞时，油石完全失去切削能力并严重发热，孔的精度和表面粗糙度（dù）均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。

定量进给珩磨

定量（liàng）进给珩磨时，进给机构以恒定的速度扩张进给，使磨粒强制性地切入工（gōng）件。因此珩磨过程（chéng）只存在脱落（luò）切削和破碎切削（xuē），不可能产（chǎn）生堵（dǔ）塞切削现象。

因为（wéi）当油石产生堵塞切削（xuē）力下降时（shí），进给量大于实际磨削量，此时珩磨压力增高，从而使磨（mó）粒脱落（luò）、破（pò）碎，切削作用增强。

用此种方法珩磨时，为（wéi）了提高孔精度和表面粗糙度，最后可用不进给珩磨一定时间。

定压（yā）－－定量进给珩磨

开（kāi）始时以定压进给珩磨，当油石进入（rù）堵塞切削（xuē）阶段时，转（zhuǎn）换为定量进给珩磨，以提高效率。最后可用不（bú）进给（gěi）珩磨，提高孔的精度（dù）和表面（miàn）粗糙度。