磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加（jiā）工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方法（fǎ），特別是對於複雜的內部形狀和有（yǒu）挑戰的表麵加工要（yào）求（qiú）。

磨粒流（liú）加工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓（yā）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（jiā）工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通（tōng）過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓（yā）並進行微量去除，可以達（dá）到（dào）去（qù）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粗糙度值，實現（xiàn）光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾（jǐ）乎可以對任意形狀的表麵進（jìn）行光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得（dé）較好的光整加工效（xiào）果，近年（nián）來這種技術在航空、航天、汽車和模（mó）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

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的（de）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（pāo）光工藝包含三個核心（xīn）要（yào）素，即軟磨料、夾具（jù）與PLC係（xì）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，磨料顆粒（lì）的大小（xiǎo）、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鍵。磨料通常選（xuǎn）材有碳化矽、白剛玉、金剛石等（děng），根據各（gè）自的硬度，對應不（bú）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（de）鎢鋼、合金鋼，選（xuǎn）用白剛玉或金剛石更為合適（shì）。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛（máo）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（shǐ）用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大（dà）減少了（le）停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在（zài）於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使（shǐ）工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設（shè）計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少（shǎo）培訓磨合時間（jiān），又可以減少設備故（gù）障率，延長設備使用壽命（mìng）。

1.2磨粒流（liú）特（tè）點（diǎn）

(一（yī）)可加（jiā）工內腔（qiāng）複雜的零件

(二)均勻性和重複（fù）性好

(三)可實現自動化生（shēng）產

(四)生產效率高（gāo）

(五)可控性及可預測性好

(六)加工（gōng）表麵質好

1、研磨

研磨是將研（yán）磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接（jiē）觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表（biǎo）麵切去一層極薄的切屑，使工（gōng）件具（jù）有精確的尺寸、準確的幾何（hé）形（xíng）狀和很高的表麵粗糙度（dù），這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研（yán）磨劑塗敷或連（lián）續加注於（yú）研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加（jiā）工的產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料（liào）(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。幹研多用（yòng）於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀（zhuàng）的研磨（mó）膏，粗、精研（yán）均可采用。

1.2研磨（mó）的特點及應用範圍（wéi）

設備簡單，精度要求高。

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

可加（jiā）工各種鋼、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某（mǒu）些塑料製品等。

研磨廣（guǎng）泛用於單件小批生產中加工各種高精度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機（jī）理

研磨（mó）的實質是用遊離的磨粒通過研具對工（gōng）件表麵進行包（bāo）括物理和化學綜合作用的微量切前（qián），其速度（dù）很低，壓力很小，經（jīng）過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小（xiǎo）可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也（yě）可進一步（bù）提高。 

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

純切削說

這種觀點認為:研（yán）磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲（huò）得是由很多微小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨粒的尖劈（pī）、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（dǐ）消的加工麵。它與磨削的差別隻（zhī）是磨粒顆粒較（jiào）細（xì），切削（xuē）運動不盡相（xiàng）同而已。這種觀點在實際過程（chéng）中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中使用的磨（mó）料粒度一（yī）序比（bǐ）一序細，而（ér）獲得的精度（dù）則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨（mó）料加工硬材料（liào），用大顆粒磨粒卻能加工出低（dī）粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種（zhǒng）觀點認為在（zài）研磨時，表麵發生了級性變形（xíng）。即在工件與研（yán）具表麵接觸（chù）運（yùn）動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下（xià）被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表（biǎo）麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可（kě）能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是（shì）簡單的（de）壓平（píng）過（guò）程。

化學作用（yòng）說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件（jiàn）表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化（huà）合物薄膜;這層（céng）薄膜具有化（huà）學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工（gōng）件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形（xíng）成的過程,最後獲得較低的（de）表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨（mó）的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄（báo）膜的不斷（duàn）形成（chéng）過程，並且對表麵層有切削作用，而化（huà）學作用則（zé）加速（sù）了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研（yán）磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研（yán）磨是磨粒對工件表麵的（de）切削、活性物質的化學（xué）作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於加工（gōng）性（xìng）質及加工過程的進（jìn）展階（jiē）段。

2、拋光

拋光是（shì）指利用機械、化學或（huò）電（diàn）化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、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加（jiā）工。

2.1拋光的（de）分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或（huò）使材料表麵發（fā）生（shēng）塑性變形而去掉工件表麵凸（tū）出部得（dé）到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛（máo）輪、砂（shā）紙等，以（yǐ）手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超（chāo）精研拋的方法。超精研拋是采用（yòng）特（tè）製的磨具，在含有磨（mó）料（liào）的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的（de）表麵粗糙度，是各種拋（pāo）光方法中（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡（jìng）片模具常采用這（zhè）種方法。

化學拋光

化（huà）學拋光是材料在化學（xué）介質中讓表麵微（wēi）觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵（miàn）。該方法可以拋光形狀（zhuàng）複雜的工件，可以同時拋（pāo）光很多工件，效率高。化學拋光得到（dào）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（xuǎn）擇性溶解材料表麵微小凸出（chū）部分（fèn），使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極（jí）反應的（de）影響，效果較好（hǎo）。

超聲（shēng）波拋光

超聲拋光是利用（yòng）工具（jù）斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種（zhǒng）加工方法。將工件放入磨料懸（xuán）浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超（chāo）聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

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麵達到拋光的目的。流體動力研磨（mó）是由液壓驅（qū）動（dòng），介質主要采（cǎi）用在較低壓力下流過性好的（de）特（tè）殊化合（hé）物(聚合物狀（zhuàng）物質)並摻入（rù）磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用磁性（xìng）磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方（fāng）法加工效率高，質（zhì）量好（hǎo），加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈（mò）衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝（chōng）的（de）腐蝕同時作用於工（gōng）件表（biǎo）麵，迅速（sù）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、磨削等工藝後的表麵（miàn）可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋（pāo）光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑（huá）劑或冷卻劑。使用順序為（wéi）180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主（zhǔ）要使用砂紙（zhǐ）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（zhī）用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預（yù）硬鋼，因（yīn）為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損（sǔn）傷，無（wú）法達到預期拋光效（xiào）果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若（ruò）用拋光（guāng）布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石（shí）研磨膏和（hé）拋（pāo）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

在對零件加工的過程中，會使用（yòng）到（dào）多種工藝，其中珩磨加工是對孔進（jìn）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，在一定進給壓力（lì）下，通過工具和零（líng）件的相對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉（chā）網（wǎng）紋的（de）精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的（de）一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開（kāi），使其壓向工件孔壁，以便（biàn）產生一定的接（jiē）觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複（fù）運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉運動（dòng），工件往（wǎng）複運動，從（cóng）而（ér）實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的（de）特點：

加（jiā）工精度高（gāo）：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（cún）儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各（gè）種圓柱形孔：通孔（kǒng）、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量（liàng）少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝（yì）可以通過去除最少加工（gōng）餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓（yuán）柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨（mó）的切削過程

定壓進（jìn）給珩（héng）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。

第一個階段是脫落切削階段（duàn），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（bù）分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加（jiā）上切屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓（yā）力（lì）的作用下自行脫（tuō）落，油石（shí）麵即露出新磨粒，此（cǐ）即油石自銳。

第（dì）二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵（miàn）積越來越大，單位麵積的接觸壓力（lì）下降，切削效率降低。同時切下的（de）切屑小而細，這些（xiē）切屑對粘結劑的磨（mó）耗也很小。

因（yīn）此，油石磨粒脫落（luò）很少，此時磨削不是靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖（jiān）端（duān）切削。因而（ér）磨粒尖端負荷很大，磨粒（lì）易（yì）破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階（jiē）段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和（hé）孔表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間（jiān）不易排除（chú），造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於（yú）拋光。若繼續（xù）珩（héng）磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性（xìng）堵塞時，油（yóu）石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和（hé）表麵粗糙度均（jun1）會受到影響。此（cǐ）時應盡快結束珩磨。

定量進給（gěi）珩磨

定量（liàng）進給（gěi）珩磨時，進給機構（gòu）以恒定的速度（dù）擴張進給，使磨粒強製性地切（qiē）入工件。因此珩磨過程隻存（cún）在脫落切削和破碎（suì）切（qiē）削，不可（kě）能產生堵塞切削現象。

因為當油石（shí）產生堵塞切削力下降時，進（jìn）給量大於實際磨削量，此時珩磨壓（yā）力增高，從而使磨粒脫落、破（pò）碎，切削作用增強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精（jīng）度和表麵粗糙度（dù），最後可用不（bú）進給珩磨一定時間。

定壓－－定量（liàng）進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉（zhuǎn）換為定量進給（gěi）珩磨，以提（tí）高效率。最後可用不進（jìn）給（gěi）珩磨，提（tí）高孔的精度和表麵（miàn）粗糙度。