磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別（bié）

1、磨粒流工藝（yì）

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

磨粒流加工技術（shù）（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技（jì）術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳（chuán）統（tǒng）機械（xiè）加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質（zhì），在一定壓力作用下，通（tōng）過（guò）引（yǐn）導流過工件的待加工表（biǎo）麵，磨料對（duì）材料形（xíng）成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的（de）粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任（rèn）意形（xíng）狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以（yǐ）加工的複雜內腔（qiāng）表麵（miàn），能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統（tǒng）

磨粒流，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過半流體介質進行拋光去（qù）毛刺的工藝，主要麵（miàn）向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三（sān）個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非（fēi）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（de）介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會（huì）黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關（guān）鍵。磨料通常選材有碳（tàn）化矽、白剛玉、金（jīn）剛石等，根據各自（zì）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。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為（wéi）合適（shì）。

工裝夾（jiá）具

選（xuǎn）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（yī）款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加（jiā）工。二來，使（shǐ）用工（gōng）裝夾具後，退模換工件時，不（bú）必每次校準，大大減少了停機時間。

工（gōng）裝夾具（jù）設計的關鍵在於，在提升（shēng）效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係（xì）統是整個磨粒流設備（bèi）的控製中（zhōng）心（xīn），PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更（gèng）快上手，減（jiǎn）少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜（zá）的零件

(二)均勻性和重（chóng）複性（xìng）好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工（gōng）表麵質好

1、研（yán）磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷（fū）塗（tú）磨料並添加潤滑劑（jì）,在一定的壓力作用下，使工件和研具接（jiē）觸並做相對運動（dòng），通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄（báo）的切屑（xiè），使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這（zhè）種對工件（jiàn）表麵進行最（zuì）終精密加（jiā）工的（de）方法，叫做研磨。

1.1研磨（mó）的種類

濕研（yán）將液狀研磨劑塗（tú）敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加（jiā）工的產品（pǐn）與研具間不斷地滑動與滾（gǔn）動，從而實現（xiàn）對工件的切削。濕研應用較多。

幹研（yán）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塗以少量的潤滑劑（jì）。幹研（yán）多用於精研。

半（bàn）幹研所用研磨劑為糊狀的研磨（mó）膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範（fàn）圍（wéi）

設備簡單，精度要求高。

加（jiā）工質量可靠（kào）。可獲得很高的精度和很低（dī）的Ra值（zhí）。但一般不能提高加工麵與其他（tā）表麵之（zhī）間的位置精度。

可加工（gōng）各種鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬（yìng）質合金、陶瓷、玻璃（lí）及某些塑料製（zhì）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（bìng）可用於大批大量生（shēng）產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行（háng）包括物（wù）理和化（huà）學綜（zōng）合作用的微量切前，其（qí）速度很低，壓力很小，經過研（yán）磨的工件可獲（huò）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（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵幾何（hé）形狀精度和一些位置精度也可進一步提（tí）高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應用於機械（xiè）加工中，並且獲得了（le）最佳的工藝效果,但人們（men）對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最（zuì）終（zhōng）精度的獲得是由很多微（wēi）小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮（guā）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（de）加工麵。它與磨削的差（chà）別隻是磨粒（lì）顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種（zhǒng）觀點在實際過程中可以（yǐ）解（jiě）釋許多現象，也能指導工作。例（lì）如（rú），研（yán）磨過程中使用（yòng）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（guān）點解釋不了用軟磨（mó）料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵（miàn）的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為（wéi）在研磨時（shí），表（biǎo）麵發生了（le）級（jí）性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的（de）部位在（zài）摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的（de）表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料（liào）(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有（yǒu）可能（néng）的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋（shì）為塑（sù）性變形。實際上（shàng），工件在研磨前後有質量變化，這說明（míng）不是簡單的壓（yā）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。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物（wù）薄（báo）膜;這層薄膜具有化（huà）學保護作用，但能被軟質磨料除掉（diào）。研磨過程就（jiù）是工件表麵高凸部位形成（chéng）的化合物薄膜不斷被除（chú）掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度（dù）。然而（ér），顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破（pò）壞層。這（zhè）說（shuō）明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對表麵層有（yǒu）切削作用，而化學作用（yòng）則加速了研磨（mó）過程（chéng）。顯然化學作用說也不全麵。

綜（zōng）上所述（shù），研磨過程不可能由一種觀（guān）點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切（qiē）削、活性物質的（de）化學作用及工件表麵（miàn）擠壓變形等（děng）綜合作用的結果。某一作用的主（zhǔ）次程度取決於加工性質及加工過程的（de）進展（zhǎn）階段。

2、拋（pāo）光

拋光（guāng）是指（zhǐ）利用機械、化學或電化（huà）學的（de）作用，降低工件表麵粗糙度，獲得（dé）光亮、平整表（biǎo）麵的加工方法。主要（yào）是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件（jiàn）表麵進行的修飾加工（gōng）。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變（biàn）形而去掉工件表（biǎo）麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石（shí）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。超精研拋是采用特（tè）製的磨具，在含有（yǒu）磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該（gāi）技（jì）術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是（shì）各種拋光方法中表麵粗糙度最好的（de）。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（jiè）質中讓表麵微觀（guān）凸出的部分較凹部分優先溶解，從而（ér）得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時（shí）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（diàn）解（jiě）拋光基（jī）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，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除（chú）陰極反（fǎn）應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨（mó）料（liào）懸浮液拋光脆硬材（cái）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（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（mó）粒衝刷工件（jiàn）表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓（yā）驅動，介質主要采用在較（jiào）低壓力下流過性（xìng）好的特殊化（huà）合物(聚合物狀物質)並摻入（rù）磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨（mó）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，對工件磨削加工。這種方法（fǎ）加（jiā）工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火（huǒ）花超聲複合拋光

為了提高（gāo）表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的（de）高頻窄（zhǎi）脈（mò）衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電（diàn）脈衝（chōng）的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工（gōng）、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（guāng）。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用（yòng）順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半（bàn）精拋

半（bàn）精拋主（zhǔ）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（shàng）#1 500砂紙（zhǐ）隻用適於淬硬（yìng）的模具（jù）鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這（zhè）樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要（yào）使用鑽石研磨（mó）膏。若用拋光布輪混合鑽石研（yán）磨粉或研磨膏進行研（yán）磨，則通常的研磨順序是（shì）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可（kě）用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到（dào）多種工藝，其中珩磨加（jiā）工是對孔進行（háng）精整加工的（de）一種加工方式。

珩磨工藝是一種以被加工麵（miàn）為導向，在一定（dìng）進給壓力下，通（tōng）過工（gōng）具和零件的（de）相對運動去除加（jiā）工餘量，其切削軌跡為交叉網（wǎng）紋的精孔加（jiā）工工（gōng）藝（yì）。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝（zhuāng）於珩磨頭圓（yuán）周上的一條或多條油（yóu）石，由（yóu）漲開機構將油石沿徑向（xiàng）漲開，使（shǐ）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（huò）者珩磨頭隻做旋轉運動，工（gōng）件往複運動，從而實現珩磨（mó）。

珩磨的切（qiē）削有三種模（mó）式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定（dìng）壓-定量進給（gěi）珩磨。

3.2珩磨加（jiā）工的特點：

加工精度高：特（tè）別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵（miàn）為交叉網紋，有利於潤滑（huá）油的存儲（chǔ）及油膜的保持。

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

切削餘量少。

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

3.3珩磨的切削過程

定壓進給（gěi）珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定（dìng）的壓力壓向孔壁，分（fèn）三個（gè）階段。

第一個階（jiē）段是脫落切削階段，這種定壓珩磨（mó），開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很（hěn）小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很（hěn）快被磨去。而油石（shí）表麵因接觸壓（yā）力大，加上切屑（xiè）對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘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（tuō）落，油石麵即露出新（xīn）磨（mó）粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著（zhe）珩磨的進行，孔表麵越來越（yuè）光（guāng），與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接（jiē）觸壓力下降，切削效率降（jiàng）低。同時切下（xià）的切屑小而細，這些切屑（xiè）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，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷（hé）很大，磨（mó）粒易破（pò）裂、崩碎而形成新的切削刃。

第（dì）三（sān）階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細的切（qiē）屑（xiè）堆積於油石（shí）與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低（dī），相當於拋光。若繼續珩磨（mó），油石堵（dǔ）塞嚴重而產（chǎn）生粘結性堵塞時，油石完全失去切（qiē）削能力並嚴重發（fā）熱，孔的精度和表麵（miàn）粗糙度均會受到影響。此時應盡快（kuài）結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構（gòu）以恒定的速度擴張進給，使磨粒（lì）強製性地切（qiē）入工件。因此珩磨過（guò）程隻存在（zài）脫落切削和（hé）破碎切削，不（bú）可能產生堵（dǔ）塞切削現象。

因為當油（yóu）石產生堵塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切（qiē）削作用增強（qiáng）。

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

定壓－－定量進給（gěi）珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階（jiē）段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給（gěi）珩磨，提高孔的精（jīng）度和表（biǎo）麵（miàn）粗糙度。