磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝（yì）

磨料流加工（gōng）(AFM)工藝是理想的（de）拋光和去（qù）毛刺方法，特別是對於複雜的（de）內部形狀和有挑戰（zhàn）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（yú）20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用（yòng）具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵（miàn），磨料對材料形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（guǒ），重要的是可以降低待加工表麵的粗糙（cāo）度值，實現光整加工（gōng）目的。得益於塑性極（jí）強的（de）磨料，這種加（jiā）工技（jì）術幾乎可以（yǐ）對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對（duì）難以加工的（de）複雜內腔（qiāng）表麵，能取得較好的光整加工（gōng）效果，近年來這種技術在航空、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（gōng）藝（yì）係（xì）統

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

軟磨（mó）料（liào）

　　軟磨料（liào）是由非常（cháng）細小的硬質（zhì）顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態（tài）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，根據各自的硬度，對（duì）應不同（tóng）材質（zhì）的工件。例如鋁製品（pǐn）、銅製品工（gōng）件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適（shì）。

工裝夾具

選用（yòng）夾具的原因是，為（wéi）了（le）提高工件拋光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾（jiá）具上可以同時夾持多個工件（jiàn），一次（cì）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（dà）減少了（le）停機時間（jiān）。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒（lì）流設（shè）備的控製中（zhōng）心，PLC係統設計地簡潔（jié）、規範，既可（kě）以讓操作人員更快上手，減少培訓（xùn）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（yī）)可加工內腔（qiāng）複雜（zá）的（de）零（líng）件

(二)均勻性（xìng）和重（chóng）複性好

(三)可實現自動化生（shēng）產

(四)生產效率高

(五)可控性（xìng）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（jù）)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑（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，通過磨料作（zuò）用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具（jù）有精確的（de）尺寸、準確的幾何形狀和很高的表（biǎo）麵粗糙度，這種對工件表麵進行（háng）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（zhuàng）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（yǔ）研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的（de）切削。濕研應用較多。

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

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

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

可加工各（gè）種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質（zhì）合金、陶瓷（cí）、玻璃及某（mǒu）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型麵（miàn），並可用於大批大量（liàng）生產中。

1.3研磨（mó）機（jī）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（qiē）前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的（de）工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤（wù）差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也（yě）可進一步提高。 

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

純切（qiē）削說

這種觀點認為（wéi）:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨（mó）粒對（duì）工件表麵不斷切削，靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數（shù）條切痕重疊、互相交錯、互（hù）相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆（kē）粒較細（xì），切削運動不盡相同而已（yǐ）。這種觀點在實際過（guò）程中可以解釋許多現象，也能（néng）指導工（gōng）作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一（yī）序比一序高。但（dàn）這（zhè）種觀（guān）點解釋不了用（yòng）軟磨料加工硬材料（liào），用大顆粒磨粒卻能加工（gōng）出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種（zhǒng）觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件（jiàn）與研具表麵（miàn）接觸運動中，粗糙（cāo）高凸的部位在摩擦、擠壓作用（yòng）下（xià）被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極（jí）軟材料(如鉛、錫等（děng）)時，產生塑性變形是有可能的;而（ér）用（yòng）軟基體拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為（wéi）塑性（xìng）變形（xíng）。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的（de）壓（yā）平（píng）過程。

化學作用說

這種觀點（diǎn）認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件（jiàn）表（biǎo）麵活性物質在（zài）化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物薄膜;這層薄膜（mó）具有化（huà）學保護作用，但能被（bèi）軟（ruǎn）質磨料除掉。研（yán）磨過程就是（shì）工件表麵（miàn）高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除（chú）掉又很快（kuài）形成的過程,最後（hòu）獲得較低（dī）的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經（jīng）研磨的（de）表層（céng）約有微米程度（dù）的破壞層。這（zhè）說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合物（wù）薄膜的不斷形成（chéng）過程，並且對表麵層（céng）有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯（xiǎn）然（rán）化學作用說也（yě）不全麵。

綜上所（suǒ）述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實（shí）上，研磨是磨粒對工件表麵（miàn）的切削、活性物質的化學作用及（jí）工（gōng）件表麵擠壓變形等（děng）綜（zōng）合（hé）作用的結果。某一作用的主次（cì）程度取（qǔ）決於加工性質及加工過（guò）程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械（xiè）、化學或電化學的作（zuò）用，降低工件表麵粗糙度，獲（huò）得光亮、平整表麵的（de）加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對（duì）工件表麵進行的修（xiū）飾加工。

2.1拋光的分類（lèi）

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表麵凸出部（bù）得到平滑麵的拋光方法，一（yī）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（liào）的研拋（pāo）液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用（yòng）該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度（dù）最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光（guāng）

化（huà）學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分（fèn）優先溶解，從（cóng）而得到平滑麵。該方（fāng）法可以拋光形（xíng）狀複雜的工件（jiàn），可以同時拋光很多（duō）工（gōng）件，效率高（gāo）。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋（pāo）光

電解拋光基（jī）本原理與化學拋光相同，即靠選擇（zé）性溶解材料表麵微（wēi）小凸出（chū）部分，使（shǐ）表麵光滑。與（yǔ）化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效（xiào）果較（jiào）好。

超（chāo）聲（shēng）波拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光（guāng）脆硬材料（liào）的一種加工方法。將工件放入磨料（liào）懸浮液中並一起置（zhì）於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表（biǎo）麵（miàn）磨削拋光（guāng）。

流體拋（pāo）光

流（liú）體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件（jiàn）表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液（yè）壓驅動，介質主（zhǔ）要采用（yòng）在較低壓（yā）力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並（bìng）摻入磨料製成，磨料可采用碳（tàn）化矽粉末。

磁研磨拋光

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。這種方法加工效率高，質量好（hǎo），加工條件容易控製。。

電火花（huā）超聲複合拋光（guāng）

為了提高表麵粗糙度Ra為（wéi）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合拋（pāo）光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於（yú）工件表麵（miàn），迅速降低其表（biǎo）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（děng）工藝後的表（biǎo）麵（miàn）可以選擇轉（zhuǎn）速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光（guāng）機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為（wéi）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（shǐ）用砂（shā）紙（zhǐ）和煤油。砂（shā）紙的號數依次（cì）為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂（shā）紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能（néng）會導致預硬鋼件表麵（miàn）損（sǔn）傷，無法達到預期拋光（guāng）效果。

精拋

精拋（pāo）主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石（shí）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（zuàn）石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下（xià）的發狀磨痕。

4、珩磨

在（zài）對零件加工的過程中，會使（shǐ）用到多種工藝，其中珩磨加（jiā）工是對孔進（jìn）行精整加工的（de）一種加工方（fāng）式（shì）。

珩磨工藝（yì）是一種以被加工麵為導向，在一（yī）定進給壓力下，通過工具和零件的相對運（yùn）動去除（chú）加工餘量，其（qí）切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩（héng）磨原理

珩磨是利用（yòng）安裝於珩磨頭圓周上的一條（tiáo）或多條油石，由漲開機構（gòu）將油石（shí）沿（yán）徑（jìng）向漲開（kāi），使其壓向工件孔壁，以便產生（shēng）一定的接觸麵（miàn）。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者（zhě）珩磨（mó）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：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定（dìng）壓-定（dìng）量進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特（tè）別是（shì）一（yī）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（wǎng）紋，有利於潤滑（huá）油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔（kǒng）：通孔、軸向和徑向有（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（tōng）過去除（chú）最少加工餘量而極大地（dì）改善孔和外圓的尺寸（cùn）精度、圓（yuán）度、直線度（dù）、圓柱度和表麵粗糙度（dù）。

3.3珩磨的切（qiē）削（xuē）過程

定壓進給珩磨

定壓進給中（zhōng），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，這種定壓珩磨，開始時由於孔（kǒng）壁粗糙，油（yóu）石（shí）與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大（dà），孔壁的凸（tū）出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸（chù）壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強（qiáng）度下降，因而有的磨粒（lì）在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是（shì）破碎切削階（jiē）段，隨著珩磨的進行，孔表麵（miàn）越（yuè）來越光，與油石接觸麵積越來越大（dà），單位麵積（jī）的接觸（chù）壓力下降，切削效率降低。同（tóng）時切下的切屑小而細，這些（xiē）切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石（shí）磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很（hěn）大，磨粒易破（pò）裂、崩碎而形成新的切（qiē）削（xuē）刃。

第三（sān）階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時（shí）油石和孔表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的切屑堆積於油石（shí）與（yǔ）孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得（dé）很光滑。因此油石切削能（néng）力（lì）極低，相當於拋光。若繼（jì）續（xù）珩磨，油石堵塞嚴重（chóng）而產生粘結（jié）性（xìng）堵塞時（shí），油石完全失去切削能力並（bìng）嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙（cāo）度均會受到影（yǐng）響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給（gěi）珩磨

定量進給珩磨時，進給（gěi）機構以恒定的速度擴張（zhāng）進給，使磨粒（lì）強製性地切（qiē）入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可（kě）能產生堵塞切削現象。

因（yīn）為（wéi）當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大於實（shí）際磨削量，此時珩磨壓力增高（gāo），從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強（qiáng）。

用此種方法珩磨（mó）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－－定量進給珩磨（mó）

開始時以定壓進給珩磨，當油石進（jìn）入堵塞切削階段時，轉換為（wéi）定（dìng）量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔（kǒng）的精度和（hé）表麵粗糙度。