磨（mó）削之（zhī）研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想（xiǎng）的拋光和去毛刺方（fāng）法，特別是（shì）對於（yú）複雜的內部形狀和有挑戰的（de）表麵加工（gōng）要求（qiú）。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又（yòu）稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳（chuán）統機械加工的光整加工方法。利（lì）用具有（yǒu）一定黏性的流動（dòng）磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待（dài）加工表麵，磨料對材料形成擠（jǐ）壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加（jiā）工效果，重要的是可以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的（de）。得益於塑性極強的磨料，這種加工技（jì）術幾乎可以（yǐ）對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以（yǐ）加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效（xiào）果，近年來這種技（jì）術在航空、航天、汽車和模具等行（háng）業得到了（le）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（shuō），就是一種通過半流體介質進（jìn）行拋光去毛刺的工藝，主要麵（miàn）向內孔、以（yǐ）及不規則（zé）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（yǔ）PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，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（yù）熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛（máo）刺質（zhì）量的關鍵。磨（mó）料通常選材有碳化（huà）矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工（gōng）件。例如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白（bái）剛玉或金剛石更為合適。

工（gōng）裝夾具（jù）

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾具（jù）上可以（yǐ）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（cì）校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設（shè）計的關鍵在於，在提（tí）升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統（tǒng）是整個磨（mó）粒流設備的控製中心（xīn），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（péi）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。

1.2磨（mó）粒流特點

(一)可加工（gōng）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)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵（miàn）質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下（xià）簡稱（chēng）研具)表麵嵌（qiàn）人磨（mó）料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使（shǐ）工件和研具接觸（chù）並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具（jù）有（yǒu）精確的尺（chǐ）寸、準確的幾何形狀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方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨（mó）劑塗敷或連續加（jiā）注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加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（qiē）削（xuē）。濕研應用較多。

幹研將磨（mó）料(W3.5～W0.5)均勻（yún）地壓嵌在研具表層（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。

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（bèi）簡單，精度要求高。

加工質量可靠（kào）。可獲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（gāng）、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其（qí）合金（jīn）、硬質合金、陶瓷、玻（bō）璃及某些（xiē）塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各種（zhǒng）高精（jīng）度型麵，並可用（yòng）於大（dà）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（duì）工件表（biǎo）麵進行包（bāo）括物理（lǐ）和（hé）化（huà）學綜合作用的微量切前，其速度很低，壓（yā）力很小，經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,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置（zhì）精度也可進（jìn）一步提高。 

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

純切削說（shuō）

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純（chún）切削過程。最終精度的獲得是由很多微小（xiǎo）的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切（qiē）痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵（miàn）。它與磨削的差別隻是磨粒（lì）顆粒較（jiào）細，切（qiē）削（xuē）運動不盡相同而已。這（zhè）種觀點在實際過程中可以解釋許（xǔ）多現象，也能指導工作。例如，研磨過程（chéng）中使用的磨（mó）料粒（lì）度一序比一序細，而獲（huò）得的精度則一序比一序高。但這種（zhǒng）觀（guān）點解釋不了用（yòng）軟磨料加（jiā）工硬材料，用（yòng）大顆粒磨（mó）粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種（zhǒng）觀點不全麵。

塑性變（biàn）形說

這種觀點認為在研磨（mó）時，表（biǎo）麵發生了級性變形。即在工件與（yǔ）研具表麵接觸運動中（zhōng），粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填（tián）充了低四處，而（ér）後形成極低的表麵粗糖（táng）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能的（de）;而用軟基體拋光硬材料(如光（guāng）學（xué）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（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（mó）表麵出現了化學變（biàn）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;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化（huà）合物薄膜不斷被（bèi）除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研（yán）磨的表層約有微米（mǐ）程度的（de）破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並（bìng）且對表麵層有（yǒu）切削作（zuò）用，而化學作用則（zé）加速了研磨（mó）過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上（shàng）所述，研磨（mó）過程不可能由一種觀點來解（jiě）釋（shì）。事實（shí）上（shàng），研磨是磨（mó）粒對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓變（biàn）形等（děng）綜合作用的結果。某一（yī）作用的主次（cì）程度取決於加工性質及加工過程的（de）進展（zhǎn）階（jiē）段。

2、拋光

拋光是指利用機（jī）械、化學或電化學的（de）作用，降（jiàng）低工件表麵粗（cū）糙度，獲得光亮（liàng）、平整表麵的加（jiā）工方法。主要（yào）是（shì）利用拋光（guāng）工具和磨料顆粒等（děng）對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切（qiē）削或使材料表麵發（fā）生塑性變形而去掉工件表麵凸出（chū）部得到平（píng）滑麵的拋光方法（fǎ），一般使用油（yóu）石（shí）條、羊毛輪（lún）、砂紙等，以手工操（cāo）作為主，表麵質（zhì）量要求高（gāo）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（mó）料的研拋液中，緊壓在工件（jiàn）被（bèi）加（jiā）工表麵上，作高速（sù）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最（zuì）好的（de）。光（guāng）學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋（pāo）光是材料在化學介質中讓（ràng）表麵微觀凸出的部分較（jiào）凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該（gāi）方法可以拋光（guāng）形狀複（fù）雜的工件，可以同時拋光很多工件，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（diàn）解拋光基本原理與化（huà）學拋光相（xiàng）同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表（biǎo）麵（miàn）光滑。與化學拋光相比，它（tā）可消除陰極反應的影（yǐng）響，效果較（jiào）好。

超聲波拋光

超聲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（de）一種加工方（fāng）法。將工件（jiàn）放（fàng）入磨料懸（xuán）浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振（zhèn）蕩作用，使磨料在（zài）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（lì）衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動（dòng）力研磨是由液壓驅動，介質（zhì）主要采用在較低壓（yā）力下流過（guò）性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製（zhì）成（chéng），磨（mó）料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用（yòng）磁性磨料在磁（cí）場（chǎng）作用下形成磨料刷，對工（gōng）件磨（mó）削（xuē）加工。這種方法加工效率高，質（zhì）量好，加（jiā）工條件容易（yì）控製。。

電（diàn）火花超聲複合拋光（guāng）

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件（jiàn）的拋光速度，采用（yòng）超（chāo）聲波與（yǔ）專（zhuān）用的高頻窄脈衝（chōng）高峰值（zhí）電流的脈衝電（diàn）源進行（háng）複（fù）合拋光，由超聲振（zhèn）動和（hé）電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速（sù）降（jiàng）低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花（huā）加工、磨削等工藝（yì）後的表麵（miàn）可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的（de）旋轉表麵拋（pāo）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（lěng）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（shā）紙和煤（méi）油。砂（shā）紙的號數依（yī）次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實（shí）際上#1 500砂紙隻用適於淬（cuì）硬的模具鋼（gāng）(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可（kě）能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預（yù）期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨（mó）膏。若（ruò）用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，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（yán）磨膏（gāo）和拋（pāo）光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留（liú）下的發狀（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

在（zài）對零（líng）件加工的過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精整加工的（de）一種加工方式。

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

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，由漲開機構將油石沿（yán）徑向漲開（kāi），使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨（mó）頭隻做旋轉運動，工件（jiàn）往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有三種模式：定壓（yā）進給珩磨、定（dìng）量進（jìn）給珩磨、定（dìng）壓-定量進給（gěi）珩磨。

3.2珩磨（mó）加工的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱（zhù）度能達到0.001mm

表（biǎo）麵質量好：表麵為交叉網紋，有利（lì）於潤滑（huá）油的存儲及油膜的保持。

加工範（fàn）圍廣：主要加工各種圓柱（zhù）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（gōng）工藝可以通過去除最（zuì）少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸（cùn）精度、圓度、直線度、圓柱度和表（biǎo）麵粗糙度。

3.3珩磨（mó）的切削過程

定壓進給珩（héng）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（jiē）段（duàn）。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始（shǐ）時由於（yú）孔壁粗糙，油石與（yǔ）孔壁（bì）接觸麵積很小（xiǎo），接觸（chù）壓力大，孔壁的凸出（chū）部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨（mó）耗，使磨粒與粘結（jié）劑的結合強度下降，因而有的磨粒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（dì）二階段（duàn）是破碎切削階（jiē）段，隨（suí）著珩磨（mó）的進行，孔表麵越來越光，與（yǔ）油石接觸麵積越來越大（dà），單位麵積（jī）的接觸壓力下降，切削效率降低。同（tóng）時（shí）切下的切屑小而（ér）細，這些切屑（xiè）對粘結劑的磨耗也很小。

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

第三階段為堵塞切（qiē）削（xuē）階段，繼（jì）續珩磨時（shí）油石和（hé）孔（kǒng）表（biǎo）麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不（bú）易（yì）排除，造（zào）成油石堵塞，變得很（hěn）光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油石堵塞嚴重而產生（shēng）粘結性堵塞（sāi）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（huì）受到影響。此時應盡快（kuài）結束珩磨（mó）。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時（shí），進給機構以恒定的速度擴張進給，使磨粒（lì）強製性地切入工（gōng）件。因（yīn）此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降時，進給量（liàng）大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎（suì），切（qiē）削作用增強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，最（zuì）後（hòu）可用不（bú）進給珩磨（mó）一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開（kāi）始時以定壓進（jìn）給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉（zhuǎn）換為定量進給珩磨（mó），以（yǐ）提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔（kǒng）的精度和表（biǎo）麵粗糙度。