磨削（xuē）之研磨拋光（guāng）、磨粒流與（yǔ）珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理（lǐ）想（xiǎng）的拋（pāo）光和（hé）去毛刺方法，特別是對於複雜的內部形狀和有挑（tiāo）戰的表麵加工要求。

磨粒流加工（gōng）技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓（yā）珩磨技術，起（qǐ）源於20世紀60年代，是（shì）一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性（xìng）的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通（tōng）過引導流過工件的待加工（gōng）表麵，磨料對材料形（xíng）成（chéng）擠壓並進行微量去除，可以達到去（qù）除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可（kě）以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光（guāng）整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技（jì）術幾乎可以（yǐ）對任意形狀的表麵（miàn）進行光整加工（gōng），尤其是針（zhēn）對難以加工的複雜內腔表（biǎo）麵，能取得較好的光整加工效果，近年（nián）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（gōng）件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統（tǒng）

磨粒（lì）流，簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光（guāng）工藝包含三個核心要素，即軟磨（mó）料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的（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、遇熱後是否會黏貼工件，是影（yǐng）響拋光去毛刺質量的關鍵。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，對應不同材質的工件（jiàn）。例如（rú）鋁（lǚ）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（hé）金鋼，選用白剛玉或金剛石（shí）更為合適。

工（gōng）裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾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，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率（lǜ）的前提下，如何保持工件均勻（yún）受力（lì），而不致（zhì）於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是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，減少培訓磨合時間（jiān），又可以減（jiǎn）少設備故障率（lǜ），延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三（sān）)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（jiā）工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨（mó）工具(以下簡稱研具（jù）)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤（rùn）滑劑,在一（yī）定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做（zuò）相對運動，通過磨料作（zuò）用（yòng），從工（gōng）件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對（duì）工件表麵進行（háng）最終精密加工的（de）方法（fǎ），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，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具（jù）間不斷地（dì）滑動與滾動，從而實現對（duì）工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌（qiàn）在研具（jù）表層（céng）上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研（yán）。

半幹研所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精（jīng）研均可采用。

1.2研（yán）磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要（yào）求高。

加工質量可靠。可獲（huò）得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵與其他表麵之間的位置精度。

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（yán）磨廣泛用（yòng）於單件小批生（shēng）產中加工（gōng）各種（zhǒng）高精度型麵，並可（kě）用於大批大量生產中。

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包括（kuò）物理和化學綜合作用的微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得（dé）0.001mm以內（nèi）的尺寸誤差，表麵粗糙度一（yī）般能達到（dào）R.=0.4~0.1μm,最小可（kě）達Ra=0.012μm,表麵（miàn）幾何形狀精度（dù）和一些（xiē）位置精度也可（kě）進一步提高。 

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

純（chún）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（de）獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷（duàn）切削（xuē），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、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡（jìn）相同而已。這種觀（guān）點在實際過程中可以（yǐ）解釋許多現（xiàn）象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中（zhōng）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（yī）序高（gāo）。但這種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（gōng）出低粗糙度表麵的實例（lì），顯然這種觀（guān）點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了（le）級性變形。即在工件與（yǔ）研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作（zuò）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（yán）磨極（jí）軟材（cái）料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的;而（ér）用（yòng）軟（ruǎn）基體（tǐ）拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解（jiě）釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前（qián）後（hòu）有（yǒu）質（zhì）量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學（xué）變化過程。工件表麵活（huó）性物質（zhì）在化學作用下，很快（kuài）就形成了（le）一（yī）層（céng）化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研（yán）磨過程就是工件表麵高凸部位形成（chéng）的化合物薄膜不斷被（bèi）除掉又很快形成的過程,最後獲（huò）得較低的表（biǎo）麵粗糙度。然而，顯微分析表明（míng），經研磨的表層約有（yǒu）微米程度的（de）破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化（huà）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（zuò）用則（zé）加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全（quán）麵。

綜上所述，研磨過程不可（kě）能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件（jiàn）表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵（miàn）擠壓變形等綜合作用（yòng）的結（jié）果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加（jiā）工過程的進展階段。

2、拋（pāo）光

拋光是指利用機械、化（huà）學或（huò）電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵（miàn）的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行（háng）的（de）修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削（xuē）或使材料表麵（miàn）發生塑性變形而去掉工件表（biǎo）麵凸出（chū）部得（dé）到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條（tiáo）、羊毛輪（lún）、砂（shā）紙等，以手（shǒu）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（jīng）研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高（gāo）速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵（miàn）粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模（mó）具常采（cǎi）用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學（xué）介（jiè）質中讓表麵微觀凸出的（de）部分較（jiào）凹部分優（yōu）先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀（zhuàng）複雜的工件，可以同時拋光（guāng）很多（duō）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

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即（jí）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）陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲（shēng）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（mó）料在工件表麵（miàn）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（jiàn）表麵達到拋光（guāng）的目的。流體動力研磨是由（yóu）液壓驅動，介質主（zhǔ）要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合（hé）物狀物（wù）質)並摻入磨料製（zhì）成，磨料可采用碳化（huà）矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場（chǎng）作用（yòng）下形（xíng）成磨料（liào）刷，對工（gōng）件磨削加工。這種方法加工效率高，質量（liàng）好，加工條件容（róng）易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋（pāo）光速度，采用超聲波與專（zhuān）用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動（dòng）和電脈衝的腐（fǔ）蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅（xùn）速降低其表麵粗糙（cāo）度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工（gōng）、磨削等工藝（yì）後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光（guāng）機進行拋光。然（rán）後是手工（gōng）油石研磨，條狀油石加（jiā）煤油作為（wéi）潤滑劑（jì）或冷卻劑。使用順（shùn）序（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半（bàn）精拋主要使用砂紙和煤油（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（jù）鋼(52 HRC以上)，而不適（shì）用於預硬鋼，因為這樣可能會（huì）導致預硬鋼件（jiàn）表麵損傷，無法達到預期拋光效果（guǒ）。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混合（hé）鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨（mó），則通常的（de）研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和（hé）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（huì）使用到多種（zhǒng）工藝（yì），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（yī）種以被（bèi）加工（gōng）麵為導向，在一定進給壓（yā）力下，通過工具和零件的相對運動去（qù）除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的（de）精孔（kǒng）加工工（gōng）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（gòu）將油石沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向（xiàng）工件孔壁，以便產生一（yī）定的接觸麵。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運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有三種模式：定壓進（jìn）給珩磨、定量（liàng）進給珩磨、定壓（yā）-定量進給珩磨。

3.2珩（héng）磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）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（chǔ）及油膜（mó）的保持。

加（jiā）工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑（jìng）向（xiàng）有間斷（duàn）的（de）孔

切削餘（yú）量少。

糾孔能力強：采用（yòng）珩磨加工工藝可以通（tōng）過去除最少加（jiā）工餘量而極大地改善孔（kǒng）和外圓的尺寸精度、圓（yuán）度（dù）、直線度、圓柱度和表麵（miàn）粗糙度。

3.3珩磨（mó）的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進給機構以（yǐ）恒定的壓力（lì）壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是（shì）脫落切（qiē）削（xuē）階段，這種定壓珩磨，開始時（shí）由於孔壁粗糙（cāo），油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔（kǒng）壁的（de）凸出部分（fèn）很（hěn）快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大（dà），加上切屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有（yǒu）的磨粒在切（qiē）削壓（yā）力的作用（yòng）下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石（shí）自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨（mó）的進行，孔表麵越來越光，與（yǔ）油（yóu）石接（jiē）觸麵積越來越大，單位麵積（jī）的接觸壓力下降，切削效（xiào）率（lǜ）降低。同（tóng）時切（qiē）下的切屑小而細，這些切（qiē）屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落（luò）很少，此時（shí）磨削不（bú）是靠新（xīn）磨粒（lì），而是由磨粒尖端切削。因（yīn）而磨（mó）粒尖端（duān）負荷很大，磨粒（lì）易破（pò）裂、崩碎（suì）而形成新的切削刃。

第三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（dà），極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油（yóu）石堵（dǔ）塞，變得很光滑。因此油石切削（xuē）能（néng）力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重而產生（shēng）粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並嚴重發熱，孔的（de）精（jīng）度和表麵（miàn）粗糙度均會受到影（yǐng）響。此時應盡快結（jié）束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給（gěi）珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張（zhāng）進（jìn）給，使磨粒（lì）強製性地切入工件。因此（cǐ）珩磨過程隻存在脫（tuō）落切削和破碎切（qiē）削，不可能產生堵塞切削（xuē）現象。

因為當油（yóu）石產生堵塞（sāi）切削力（lì）下降（jiàng）時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而（ér）使磨粒脫落、破碎，切削作用增（zēng）強（qiáng）。

用此（cǐ）種（zhǒng）方（fāng）法珩磨時（shí），為了提高孔精度和表麵（miàn）粗糙度，最（zuì）後可用不進給（gěi）珩磨一定（dìng）時間。

定壓－－定量進（jìn）給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油（yóu）石進入堵塞（sāi）切削階段時，轉換為定（dìng）量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗（cū）糙度。