磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流（liú）工藝

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

磨（mó）粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技（jì）術，起源於20世（shì）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（jiè）質，在一定壓力作用下，通過引導流過（guò）工件的待加工表麵，磨料對材料形（xíng）成擠壓並進行微量去除（chú），可（kě）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（xiàn）光整加工目的。得（dé）益於塑性極強的磨料，這種加工（gōng）技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行（háng）光整加工，尤其（qí）是針對難以加工的複雜內腔表麵，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（děng）行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工（gōng）藝係（xì）統

磨粒流，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過半流體介質進（jìn）行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的（de）中小型（xíng）工件。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：

軟磨料（liào）

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混（hún）合相關液體，調製而成的半流（liú）體狀（zhuàng）態的介質，磨料顆粒（lì）的大（dà）小（xiǎo）、硬度，以及半（bàn）流體的粘稠度、遇熱後是（shì）否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有（yǒu）碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的（de）工件。例如鋁製（zhì）品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即（jí）可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白（bái）剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋（pāo）光去毛（máo）刺的效率。一來，一（yī）款夾具上可以同時夾持多個工件，一（yī）次（cì）性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時（shí），不（bú）必（bì）每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具（jù）設計的關鍵在於，在提升效率的前（qián）提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係統是整（zhěng）個磨粒流設備（bèi）的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員（yuán）更快上手，減（jiǎn）少培（péi）訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延（yán）長設備使用（yòng）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)可實現自動化生產

(四)生產效（xiào）率高

(五（wǔ）)可控性及可預測（cè）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)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑（huá）劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動（dòng），通過磨（mó）料作用，從工件表（biǎo）麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的（de）尺（chǐ）寸（cùn）、準確（què）的幾何（hé）形狀和很高的表麵粗（cū）糙度，這種（zhǒng）對（duì）工件表麵進行最終精密加工（gōng）的方法，叫做研（yán）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（shǐ）磨料(W14～W5)在（zài）被加工（gōng）的（de）產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現（xiàn）對工件的切削。濕研應（yīng）用較（jiào）多。

幹研將磨料（liào）(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需（xū）在研（yán）具表麵塗以少量（liàng）的潤滑劑。幹研（yán）多用（yòng）於（yú）精研。

半幹（gàn）研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗（cū）、精研均可采用。

1.2研磨的（de）特點及（jí）應用範圍（wéi）

設備簡單，精度要求高。

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

可加工各種鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃（lí）及某些塑料製品等。

研（yán）磨廣泛用於單件小批生產中加工各種高精度（dù）型麵（miàn），並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機（jī）理（lǐ）

研磨的（de）實質是用遊離的磨（mó）粒通過研具對工件表麵進行（háng）包括物理（lǐ）和化學綜合作用的微量切前，其速度很低（dī），壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸（cùn）誤差，表麵粗糙度一（yī）般能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度（dù）也可進一步提（tí）高。 

盡管研磨已廣泛應（yīng）用於機械（xiè）加工（gōng）中，並且獲得了最佳的（de）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（yán）磨和磨（mó）削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲得是由（yóu）很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削（xuē），靠（kào）磨粒的（de）尖劈、衝擊、刮削（xuē）和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交（jiāo）錯、互相抵消（xiāo）的加工麵。它與（yǔ）磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以（yǐ）解釋許多現象，也能指導工作。例如，研（yán）磨（mó）過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一序（xù）比一序高。但這種觀（guān）點解釋不了用軟（ruǎn）磨料加工硬材（cái）料（liào），用大顆粒磨粒卻能加（jiā）工出低粗糙度表麵的實（shí）例，顯然這種觀點不（bú）全麵。

塑（sù）性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表（biǎo）麵（miàn）接觸運動中，粗糙（cāo）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粗糖（táng）度（dù）。住然而在研磨極（jí）軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形（xíng）是有可能的;而用（yòng）軟基體（tǐ）拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則（zé）很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量（liàng）變（biàn）化，這說明不（bú）是簡單的壓平過程。

化學作用（yòng）說

這種觀（guān）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，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但（dàn）能被軟質磨料（liào）除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程（chéng）,最後獲（huò）得較低（dī）的表麵粗糙度。然而，顯微分（fèn）析表（biǎo）明，經研磨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（chú）化合物薄膜的不斷形成過程，並且（qiě）對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯（xiǎn）然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活（huó）性物質的化學作用及工件表麵（miàn）擠壓變形等綜（zōng）合（hé）作用的結果。某一作用的（de）主次程度取決於加工性質及（jí）加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電（diàn）化學（xué）的作（zuò）用（yòng），降（jiàng）低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平（píng）整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等（děng）對工件表麵（miàn）進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光（guāng）是（shì）靠切削（xuē）或使材料表麵發生塑性變形而去掉工（gōng）件表麵凸出部得到（dào）平滑麵的拋光方法（fǎ），一般使用油（yóu）石條、羊毛輪、砂紙等，以手（shǒu）工操作為主（zhǔ），表麵質量要求高的可（kě）采用超精研拋（pāo）的方（fāng）法。超（chāo）精研拋是采用（yòng）特製的磨具，在含有磨料的研（yán）拋液中，緊（jǐn）壓在工件被（bèi）加工表麵上，作高（gāo）速旋轉運動（dòng）。利（lì）用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各（gè）種拋光方法中（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用（yòng）這種方法。

化（huà）學拋光（guāng）

化學拋光是材料在化學介質中（zhōng）讓表麵微觀（guān）凸出的部分較凹（āo）部分（fèn）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，可以同時拋光很多工件，效率高。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（xuǎn）擇性（xìng）溶解材料表麵微小凸出部分，使表（biǎo）麵光滑。與化學拋光相（xiàng）比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果較好（hǎo）。

超聲波拋光

超聲拋光是利用（yòng）工具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬材料的一種加工（gōng）方法。將（jiāng）工件放入磨料懸（xuán）浮液中並一起置於超聲波場中，依（yī）靠（kào）超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體（tǐ）拋光是依靠流動的液體及其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研（yán）磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流（liú）過性好的特殊化合（hé）物(聚合物狀物（wù）質)並摻入（rù）磨料製成（chéng），磨（mó）料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用（yòng）磁性磨料在磁場作用下形（xíng）成磨料刷，對工件（jiàn）磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提（tí）高表（biǎo）麵（miàn）粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采（cǎi）用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝（chōng）電（diàn）源進行複合拋光，由超聲振動和電脈（mò）衝的腐蝕同時作用（yòng）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（jīng）銑、電火花加工、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。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。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精（jīng）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（jì）上#1 500砂紙隻用（yòng）適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能（néng）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（zuàn）石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉（fěn）或（huò）研磨膏進行研磨，則通常的研磨（mó）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（bù）輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的（de）發狀磨痕。

4、珩（héng）磨

在對零件加工的（de）過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是（shì）對孔進行（háng）精整加工的一種加工方（fāng）式。

珩磨工藝是（shì）一種以被加工麵為導向，在一定（dìng）進給壓力下，通過工具和（hé）零件的相對運動去除加工餘量，其（qí）切削軌跡為交叉（chā）網紋的（de）精（jīng）孔加工工（gōng）藝（yì）。

3.1珩磨原理（lǐ）

珩磨（mó）是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或（huò）多（duō）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，以便產（chǎn）生一定的（de）接觸麵。同（tóng）時珩（héng）磨頭旋轉和往複運動。零件（jiàn）不動；或者珩（héng）磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從（cóng）而實現珩磨。

珩（héng）磨的切（qiē）削有（yǒu）三種模式：定（dìng）壓進給珩磨、定量進（jìn）給珩磨、定壓（yā）-定量進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精（jīng）度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量（liàng）好：表麵為（wéi）交叉網（wǎng）紋，有利於潤滑油的存儲（chǔ）及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工（gōng）各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾（jiū）孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外（wài）圓的（de）尺寸精度、圓（yuán）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。

第（dì）一個階段是脫（tuō）落切削階段，這種定（dìng）壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁（bì）接觸麵積很小（xiǎo），接（jiē）觸（chù）壓力大，孔壁的（de）凸出部分很快被磨去。而油石表麵因（yīn）接觸壓力大，加上（shàng）切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度（dù）下降，因而有的磨粒在（zài）切削（xuē）壓力（lì）的作用下自行脫落，油石麵即露（lù）出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的（de）進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積（jī）越來越大，單位麵積的接觸（chù）壓力下降（jiàng），切削效率降低。同時（shí）切下的切屑小而（ér）細（xì），這些切屑（xiè）對粘結劑的（de）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（mó）粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破（pò）裂、崩碎而（ér）形成新的切削刃。

第三階段（duàn）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）屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變（biàn）得很光滑（huá）。因此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並（bìng）嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結（jié）束珩磨。

定量進給珩磨（mó）

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張進（jìn）給，使磨（mó）粒強製性地切入工件（jiàn）。因此珩磨（mó）過程隻存在脫落切削和破碎（suì）切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切削力下（xià）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，切削作用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

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