磨削之研磨拋光、磨粒流（liú）與珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工（gōng）(AFM)工藝是理想的拋光和去毛（máo）刺方法，特別是對於（yú）複雜的內部形狀和有挑（tiāo）戰（zhàn）的（de）表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨（mó）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工方法。利用具有一定黏性的（de）流動磨料介質，在一定壓（yā）力作（zuò）用下，通過引導流過工件的待（dài）加（jiā）工表麵，磨料對材料形成擠壓（yā）並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、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，實現光（guāng）整（zhěng）加工目的。得益於塑性極強的磨（mó）料，這種加工技術幾乎可以對任（rèn）意形狀的表麵（miàn）進行光整加工，尤（yóu）其是針對（duì）難（nán）以加工的複（fù）雜（zá）內腔表（biǎo）麵，能取（qǔ）得（dé）較好的光整加工效（xiào）果，近年來（lái）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—工件　3—夾具（jù）　4—缸（gāng）體

1.1工藝係統

磨粒流（liú），簡（jiǎn）單來說，就是一種通過半（bàn）流體介質進行拋（pāo）光去毛刺的工藝，主（zhǔ）要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流（liú）拋（pāo）光工藝包含三個（gè）核心要素，即軟磨料、夾（jiá）具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合（hé）相關液體，調製而成的半流（liú）體狀態（tài）的介質，磨料顆粒（lì）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（xiǎng）拋光去（qù）毛刺質量的關鍵。磨（mó）料通常（cháng）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。例如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用（yòng）碳（tàn）化矽磨料即可。而（ér）硬（yìng）度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金（jīn）剛石更為合適（shì）。

工裝夾具

選用夾具（jù）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（yǐ）同時夾持（chí）多個工（gōng）件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不（bú）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，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受（shòu）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（fàn），既可以讓（ràng）操作人員更快上（shàng）手，減少培訓磨（mó）合時間，又可以減少設備故障率，延（yán）長設備使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內（nèi）腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自（zì）動化生（shēng）產

(四)生產效率高

(五)可（kě）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（gōng）具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和（hé）研具接觸（chù）並做相對運動（dòng），通過磨料作用，從工件表麵（miàn）切去（qù）一層極薄的切（qiē）屑，使工件具有精確的尺寸、準確（què）的幾何形狀（zhuàng）和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的（de）方法，叫做研磨。

1.1研磨的種（zhǒng）類

濕研將液狀研（yán）磨劑塗（tú）敷或連續加（jiā）注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在（zài）被加工的產品與研具間不（bú）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(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（yán）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（jiā）工質量可靠。可獲得很高的（de）精度和很（hěn）低的Ra值。但一般不（bú）能提高加工麵（miàn）與其他表麵之間的（de）位置精度。

可加工（gōng）各（gè）種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料製品等。

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

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（bāo）括物理和化學綜合作用的微量切前（qián），其速度很低，壓力很小（xiǎo），經過研磨的工件可獲得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（xiǎo）可（kě）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（jìn）管研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得（dé）了最（zuì）佳的工藝效果,但人們對（duì）研磨過程的機理有多種觀點。

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。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對（duì）工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊（jī）、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重（chóng）疊、互（hù）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（yùn）動（dòng）不盡相同而已。這種觀點在實際過（guò）程中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中使用的磨料粒度（dù）一序比一（yī）序細，而獲得的精度則一序比一序高。但這（zhè）種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗（cū）糙度表麵（miàn）的實例（lì），顯然這種（zhǒng）觀點不全麵。

塑性變形（xíng）說（shuō）

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低（dī）四處，而（ér）後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學（xué）玻璃)時，則很難解釋（shì）為塑性變形。實（shí）際（jì）上，工件在研磨前後（hòu）有質量變化（huà），這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認為（wéi）:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在（zài）化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜（mó）具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就（jiù）是工件表麵高凸（tū）部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的（de）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（dù）的破壞（huài）層。這說（shuō）明（míng）研磨不僅是磨料去除（chú）化（huà）合物薄膜的不斷形成過程，並且（qiě）對表麵（miàn）層有切削（xuē）作用，而化學作用則（zé）加速了研磨過程。顯（xiǎn）然化學作用說也不全麵。

綜上（shàng）所述，研磨過程不可能由一種觀點（diǎn）來解釋。事（shì）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（jiàn）表麵擠壓（yā）變形等綜合作用的結果（guǒ）。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展（zhǎn）階段。

2、拋光

拋光（guāng）是指利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光（guāng）亮、平整（zhěng）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工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械（xiè）拋光（guāng）是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表麵（miàn）凸（tū）出部得到平滑麵的拋（pāo）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（miàn）質量要求高的可（kě）采用超精研拋的方法。超精研拋是（shì）采用（yòng）特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工（gōng）件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的（de）。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋（pāo）光

化學拋光是材料（liào）在化學介（jiè）質中讓表麵（miàn）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（gōng）件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得（dé）到的表麵粗糙度一（yī）般為Ra10 μm。

電解拋（pāo）光

電解拋光（guāng）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部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷麵作（zuò）超聲波振動，通過磨料懸（xuán）浮液拋光（guāng）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（chǎng）中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋（pāo）光

流體拋光是依靠流動的液體（tǐ）及其（qí）攜帶的磨粒衝（chōng）刷工（gōng）件表麵達到拋光（guāng）的目的。流（liú）體動力研磨是由液壓驅動，介質主（zhǔ）要（yào）采用在（zài）較低壓力下流過性好的（de）特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可（kě）采（cǎi）用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料（liào）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（lǜ）高，質量好，加工條件（jiàn）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衝電（diàn）源進（jìn）行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件（jiàn）表麵，迅（xùn）速（sù）降低其表（biǎo）麵粗（cū）糙度（dù）。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電（diàn）火花加工、磨削等工藝後的表麵（miàn）可（kě）以選擇轉速在（zài）35 000～40 000 r/min的旋轉表（biǎo）麵拋光機進行（háng）拋光。然後是（shì）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（shí）際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬（yìng）鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效（xiào）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（yán）磨粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則通常（cháng）的研（yán）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1 50 0#號砂（shā）紙留下的發狀磨痕（hén）。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會（huì）使用到多種工藝，其中（zhōng）珩磨加工是對孔進行精整加工的一種（zhǒng）加工方式。

珩磨工藝是一種以被加工（gōng）麵為導向，在一定（dìng）進給（gěi）壓力下，通（tōng）過工具和零件的相對運動去除加工餘量，其切削（xuē）軌跡為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用（yòng）安裝（zhuāng）於珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由（yóu）漲開機構將油石（shí）沿徑向（xiàng）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（zhuǎn）和往複運（yùn）動。零件不動；或（huò）者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現（xiàn）珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加（jiā）工精度高：特別是（shì）一些（xiē）中小型通孔，圓柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲（chǔ）及油膜的保持。

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

切（qiē）削（xuē）餘量少。

糾孔能力強：采用珩（héng）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和（hé）外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨（mó）的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以（yǐ）恒定的（de）壓力壓向孔（kǒng）壁，分三個階段。

第一個階（jiē）段是脫落切削階段，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（de）凸出部分很快（kuài）被磨去。而油石表麵因（yīn）接觸（chù）壓力大（dà），加上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒（lì）與粘（zhān）結劑的結合強（qiáng）度下降，因而有的磨粒在切削（xuē）壓力的作用（yòng）下自行脫落，油石麵（miàn）即（jí）露（lù）出新磨粒，此（cǐ）即油石（shí）自銳。

第二階段是破（pò）碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行，孔表麵越來（lái）越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力（lì）下降，切削（xuē）效率降低。同（tóng）時切下的切屑（xiè）小而細，這些切屑（xiè）對粘結（jié）劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨（mó）削不是靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖（jiān）端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃（rèn）。

第三（sān）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，極細的切屑（xiè）堆積於油石與孔壁之間不易（yì）排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而（ér）產生粘結性（xìng）堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

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

因為當油石產生堵塞切削力（lì）下降時，進給量大（dà）於（yú）實際磨削（xuē）量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒（lì）脫落、破（pò）碎（suì），切削作用（yòng）增強。

用此種方（fāng）法（fǎ）珩磨時，為（wéi）了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進（jìn）給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當（dāng）油（yóu）石進（jìn）入堵塞切削（xuē）階段時（shí），轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高（gāo）孔的精度和表麵粗糙度。