磨削（xuē）之研磨拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒（lì）流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是（shì）理想（xiǎng）的拋光和去毛刺方法，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（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（bié）於傳統機械加工的光整加工（gōng）方（fāng）法。利用（yòng）具有一定黏性（xìng）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（jiā）工（gōng）表麵，磨料對材料形成（chéng）擠壓並進行微量去除，可以（yǐ）達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓（yuán）等加工（gōng）效（xiào）果，重要的是可以降低待加工表麵的（de）粗糙度值，實現光（guāng）整加工目（mù）的。得益於塑性（xìng）極強的磨料，這種加（jiā）工技術幾乎可以對任意形（xíng）狀的表麵進行（háng）光整加工，尤其（qí）是針對難（nán）以加（jiā）工（gōng）的複雜內腔表麵，能取得較好的（de）光整加工效（xiào）果，近年來這種技術在航（háng）空、航天、汽車和模（mó）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，就是一種（zhǒng）通過半流體介質進行拋光去毛（máo）刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件（jiàn）。磨粒流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統（tǒng）：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的（de）硬質顆粒，混合相關液（yè）體，調（diào）製而成的半流體狀態（tài）的介質，磨料顆（kē）粒的大小、硬度，以（yǐ）及半流體的粘稠度、遇熱後是否（fǒu）會黏（nián）貼工件，是影響拋光去（qù）毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬（yìng）度，對應不同材質（zhì）的工件。例如（rú）鋁製品、銅製品工件（jiàn），選用碳化矽磨料即可。而硬（yìng）度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具（jù）

選用夾具的原因是，為了（le）提高工（gōng）件拋光去毛刺的效（xiào）率。一來，一（yī）款夾具上可以同時夾持多個工件，一次（cì）性（xìng）加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時（shí），不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝（zhuāng）夾具設計的（de）關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於（yú）使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是（shì）整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少培（péi）訓磨合（hé）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（fù）雜的零（líng）件

(二)均勻性和（hé）重複性好

(三)可實現自動（dòng）化生產

(四)生（shēng）產效率高

(五)可控（kòng）性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵（miàn）嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添（tiān）加（jiā）潤滑劑,在一定的壓力作用下（xià），使工（gōng）件（jiàn）和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表（biǎo）麵切（qiē）去一層極薄的切屑，使工件（jiàn）具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終（zhōng）精密加工的方法，叫做研磨。

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（miàn），使磨（mó）料(W14～W5)在被加（jiā）工的產品與研具間不斷地滑動與（yǔ）滾動，從而實（shí）現對（duì）工件（jiàn）的切（qiē）削。濕研應用較多（duō）。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上（shàng），研（yán）磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑（huá）劑。幹研多用於精研。

半幹研所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨的特點及（jí）應用範圍

設備（bèi）簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值（zhí）。但（dàn）一般不能提高（gāo）加工麵與其他表麵之間的位置精度。

可加工各（gè）種鋼、淬（cuì）硬（yìng）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（pī）生產中加工各種高精度（dù）型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用遊離的磨粒通過研具對（duì）工件表麵進行包括物理和化學綜（zōng）合作用的微量切前，其速度很低（dī），壓力很小，經過研磨的工件可（kě）獲（huò）得0.001mm以內的尺寸誤（wù）差，表麵粗（cū）糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小（xiǎo）可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾（jǐ）何形狀精度和一些位置精度（dù）也（yě）可進一步提（tí）高。 

盡管研磨已廣泛應用於機（jī）械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們（men）對研磨過程（chéng）的機理（lǐ）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。最終精度的獲得是（shì）由很多微（wēi）小的（de）硬磨粒對工件表麵不（bú）斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加（jiā）工麵。它與磨削的差別隻（zhī）是磨粒顆粒（lì）較（jiào）細，切削運動不盡相同而已。這（zhè）種觀點在實際過程中可以解釋許多現象（xiàng），也能指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度（dù）一序比一序細，而獲得的精度則一序比一序高。但這（zhè）種觀點解釋不了用（yòng）軟磨料加工硬材料，用大顆（kē）粒（lì）磨粒卻能加工出低粗（cū）糙度表麵的實例（lì），顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種（zhǒng）觀點認為在研磨（mó）時，表麵（miàn）發生了級性變形。即在工件與研具（jù）表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵（miàn）粗糖（táng）度。住然而在研磨極軟材料(如鉛（qiān）、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬（yìng）材料（liào）(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨（mó）前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化（huà）學作用說

這種觀點認（rèn）為:被研磨表麵出現了化學變（biàn）化過程。工件表麵活性物質在化學（xué）作用下，很快就形（xíng）成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟（ruǎn）質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物薄膜（mó）不斷（duàn）被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，經研磨的表層約有微米（mǐ）程（chéng）度的破壞層。這說明研（yán）磨不僅是磨料去除（chú）化合物薄膜的（de）不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加（jiā）速了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程（chéng）不可能由（yóu）一（yī）種觀點來解釋。事實上，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表麵擠（jǐ）壓變形等綜合（hé）作用的（de）結果。某一作用的主次程（chéng）度取（qǔ）決於（yú）加工性質及加工（gōng）過程的進展（zhǎn）階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學的（de）作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮（liàng）、平整表麵的加工（gōng）方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的修飾（shì）加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切（qiē）削（xuē）或（huò）使材（cái）料表麵發生塑性變形而（ér）去掉工（gōng）件表麵（miàn）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。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加（jiā）工表麵（miàn）上，作高速旋轉運動。利用該技（jì）術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋（pāo）光方法中表麵粗（cū）糙度（dù）最好的。光學鏡片模具常采用（yòng）這種方法。

化學（xué）拋光

化學拋光是材（cái）料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可（kě）以同時拋光很多工件，效率（lǜ）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（biǎo）麵微小凸出部分，使表麵光滑（huá）。與化學拋光相比，它（tā）可消除陰極反應的影響，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，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一（yī）種加工方法。將（jiāng）工件放入磨料懸浮液中並一起置於（yú）超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使（shǐ）磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋（pāo）光

流體拋（pāo）光是依（yī）靠流動的液體及其（qí）攜帶的磨粒衝刷（shuā）工件表麵（miàn）達到拋光的目的。流體動力（lì）研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下（xià）流（liú）過性好的特殊（shū）化合物(聚合物狀物質)並摻入磨（mó）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，對工件磨削加工。這種方（fāng）法加工效率（lǜ）高，質量好（hǎo），加工（gōng）條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵（miàn）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高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複（fù）合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工（gōng）件表麵，迅速降（jiàng）低其表麵粗糙（cāo）度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等（děng）工藝後的表麵（miàn）可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋（xuán）轉表麵拋光機進行拋光。然（rán）後是手工油石研磨，條狀油石加煤油（yóu）作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於（yú）淬硬的模具鋼(52 HRC以（yǐ）上)，而不適用於（yú）預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼（gāng）件表麵損傷，無法（fǎ）達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研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（chú）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，會使用到多（duō）種工藝，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（yǐ）被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過（guò）工具和（hé）零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌（guǐ）跡為（wéi）交叉網紋的精（jīng）孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是（shì）利用安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的一條或多條油（yóu）石，由漲開（kāi）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；或者珩磨頭隻（zhī）做旋轉運動，工件往複運動（dòng），從而實現珩磨。

珩磨的切削有三（sān）種模（mó）式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定（dìng）量進給珩磨。

3.2珩（héng）磨加（jiā）工的特點（diǎn）：

加工精度高：特（tè）別是（shì）一些中小型通孔（kǒng），圓（yuán）柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量好：表（biǎo）麵為交（jiāo）叉網紋，有利於潤滑（huá）油的存（cún）儲（chǔ）及油膜的保持。

加工範圍（wéi）廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑（jìng）向有（yǒu）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去（qù）除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度（dù）、直線度、圓柱度和表麵粗（cū）糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段（duàn）。

第一（yī）個階段是脫落切削階段，這種定壓（yā）珩磨，開始時由（yóu）於孔壁粗糙，油石與孔（kǒng）壁接觸麵積（jī）很（hěn）小，接（jiē）觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨（mó）去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結（jié）合強度下（xià）降，因而有的磨（mó）粒在切削壓力的作用下（xià）自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自（zì）銳（ruì）。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接（jiē）觸（chù）麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率（lǜ）降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑（jì）的磨耗也很小。

因（yīn）此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不（bú）是靠新磨粒，而是（shì）由磨粒尖端切削。因而（ér）磨粒尖端負荷很大（dà），磨（mó）粒（lì）易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵（dǔ）塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越（yuè）大，極細的切（qiē）屑堆（duī）積於油石與（yǔ）孔壁之間不易排除，造成油石（shí）堵塞，變得很光滑。因此油石切（qiē）削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩（héng）磨，油（yóu）石堵塞嚴重而（ér）產生（shēng）粘結性堵塞時，油石（shí）完全失去切削能力並嚴重（chóng）發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會（huì）受到影（yǐng）響。此時應盡（jìn）快（kuài）結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒（héng）定（dìng）的速度擴（kuò）張進給，使磨（mó）粒強（qiáng）製（zhì）性（xìng）地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削（xuē）和破碎切削（xuē），不可能產生（shēng）堵塞（sāi）切削現象（xiàng）。

因（yīn）為當油石（shí）產生堵塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此（cǐ）時珩磨壓力增高，從而（ér）使磨粒脫（tuō）落、破碎（suì），切（qiē）削作用增強。

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

定壓－－定量（liàng）進給珩磨

開始（shǐ）時以（yǐ）定壓（yā）進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最後可用（yòng）不進給珩磨（mó），提高（gāo）孔的精度和表（biǎo）麵粗糙度。