磨削之研磨拋光、磨粒（lì）流與珩磨的區別

1、磨粒流工（gōng）藝

磨料流（liú）加工(AFM)工藝是理想的拋光和去（qù）毛刺方法，特別（bié）是對於複雜的內（nèi）部形狀和有挑（tiāo）戰的表麵（miàn）加工要（yào）求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩（héng）磨技術（shù），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（jiā）工方法（fǎ）。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力（lì）作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微（wēi）量（liàng）去除，可以達到去除（chú）毛刺飛邊、孔口倒圓等（děng）加（jiā）工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性（xìng）極強的磨料，這種加工技術幾（jǐ）乎可以對任意形（xíng）狀的表麵進行光整加工，尤（yóu）其是針對難以加工的複雜內腔表麵（miàn），能取得較好的光（guāng）整加工效果，近年來這（zhè）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　4—缸（gāng）體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說（shuō），就是一種通過半流（liú）體（tǐ）介質進行拋光去（qù）毛刺的工藝，主要麵向（xiàng）內（nèi）孔、以及不規則形狀的中小（xiǎo）型（xíng）工件。磨粒流拋光工藝包含三個（gè）核心要（yào）素，即軟磨料、夾具與（yǔ）PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小（xiǎo）的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質（zhì），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（shì）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（yù）、金（jīn）剛石等，根（gēn）據各（gè）自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件（jiàn），選用碳化矽磨料即（jí）可。而（ér）硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了（le）提高工件拋（pāo）光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾具上可以同時夾持多（duō）個工件，一次性加工。二來，使用工（gōng）裝夾具後，退模換工件（jiàn）時，不必每（měi）次校準，大大減（jiǎn）少了（le）停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於（yú），在提升效率的（de）前提下，如何（hé）保持工件均勻（yún）受力，而不致於使工（gōng）件（jiàn）壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒（lì）流設備的控製中心，PLC係（xì）統設計地簡（jiǎn）潔（jié）、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少（shǎo）培訓磨合時（shí）間（jiān），又可以減少設備故障率（lǜ），延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點（diǎn）

(一)可加工內腔複雜的零件（jiàn）

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動（dòng）化生產

(四)生（shēng）產效率高

(五)可控性及可預測（cè）性好

(六)加工表麵質（zhì）好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨（mó）料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下（xià），使工件和研具接觸並做相對運動，通（tōng）過磨料作用，從工（gōng）件表（biǎo）麵切（qiē）去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的（de）幾何形狀和很（hěn）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（yán）磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續（xù）加注於研（yán）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（yán）磨時需在研具表麵塗以少量的（de）潤滑劑。幹研（yán）多用於精研。

半幹研所（suǒ）用研磨劑（jì）為糊狀的研（yán）磨膏（gāo），粗（cū）、精研均可采用。

1.2研磨的特（tè）點及應用（yòng）範圍

設備簡單（dān），精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很高的精度和很低（dī）的Ra值。但一般不能提高加（jiā）工麵與其他表麵之（zhī）間的位置（zhì）精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質（zhì）合金、陶瓷、玻（bō）璃（lí）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度型麵，並可用於大批大量生產（chǎn）中。

1.3研磨機理

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物理和（hé）化學綜合（hé）作（zuò）用的微量切前，其速度很低，壓力很小，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（dá）到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也可進一步提高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應用於機（jī）械加工中，並且獲得了最（zuì）佳的工（gōng）藝效（xiào）果,但人們對（duì）研（yán）磨過程的機理有多種觀點。

純切（qiē）削說

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（dù）的獲得是由很多微小的硬（yìng）磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠（jǐ）壓作（zuò）用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨（mó）削的差別隻是磨粒顆粒（lì）較細，切削運動不盡相同而已（yǐ）。這種觀點在（zài）實（shí）際過程中可以解釋許多現象，也能（néng）指導工作。例如，研磨過程中使用（yòng）的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度（dù）則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆（kē）粒磨粒卻能加工出低粗（cū）糙度表麵的實例，顯然這（zhè）種觀點不全麵。

塑性變形說（shuō）

這種觀點認（rèn）為在研磨時，表麵（miàn）發生了級性變（biàn）形。即在工件與研具表（biǎo）麵接觸（chù）運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、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（zài）研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生（shēng）塑（sù）性變形是有可能的（de）;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻（bō）璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件（jiàn）在研（yán）磨前後（hòu）有質量（liàng）變化，這說明不是（shì）簡單的壓平（píng）過程。

化學作（zuò）用說

這種觀點認為: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（huà）合物薄膜;這層薄膜具有化（huà）學保護（hù）作（zuò）用（yòng），但能（néng）被軟質磨（mó）料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合（hé）物薄膜（mó）不斷被除掉又很快形成的過（guò）程,最後獲得較低的表麵（miàn）粗糙度。然而（ér），顯微分析表明，經研磨的（de）表層約有微米程度（dù）的破壞層。這說（shuō）明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程（chéng），並且（qiě）對表麵層有切削作用（yòng），而化學作用則加速（sù）了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜（zōng）上所述，研（yán）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、活性物質的化學作用（yòng）及工件表麵（miàn）擠壓變（biàn）形（xíng）等綜合作用的結（jié）果。某一作（zuò）用的主次程度取決於（yú）加工（gōng）性質及加工過程的（de）進展階段。

2、拋光

拋光是（shì）指利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵（miàn）粗糙度，獲得光亮、平（píng）整表麵的加工方法（fǎ）。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料（liào）顆粒等對（duì）工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分（fèn）類

機械拋光

機械拋光（guāng）是靠切削或使材（cái）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，一般使用油石（shí）條、羊毛輪、砂紙（zhǐ）等（děng），以手（shǒu）工操作為（wéi）主，表麵質量要求高的可采（cǎi）用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速（sù）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（cāo）度最好的。光學鏡片模具常采用這種（zhǒng）方法。

化學（xué）拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部（bù）分較凹部（bù）分優先溶解（jiě），從而得到平滑麵。該（gāi）方（fāng）法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效（xiào）率高。化學（xué）拋光得到（dào）的表麵粗糙度（dù）一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋（pāo）光基本原理與化學拋光相（xiàng）同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋（pāo）光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

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

流（liú）體拋光

流體（tǐ）拋光是依靠流（liú）動（dòng）的液體及其攜（xié）帶的磨粒衝（chōng）刷工件表麵達（dá）到拋光（guāng）的目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介（jiè）質主要采用在較低壓（yā）力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成（chéng），磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁（cí）研磨拋光是利用（yòng）磁性磨料在磁場作用下形成磨料（liào）刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高（gāo），質量（liàng）好，加工條件容易控製。。

電火花超（chāo）聲（shēng）複合拋光

為了提高表麵粗（cū）糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波（bō）與專用的高頻窄脈衝高峰值（zhí）電流的脈（mò）衝電源進行複（fù）合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作（zuò）用於工件表（biǎo）麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）藝過程

粗拋

精銑、電火花（huā）加工（gōng）、磨削等工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（mó），條狀油石加煤油作為潤滑（huá）劑或冷卻劑。使用順（shùn）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（shā）紙的號數（shù）依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用（yòng）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（kě）能會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損傷，無法達到預期（qī）拋光效果。

精拋

精拋（pāo）主要使用鑽石（shí）研磨膏。若用拋（pāo）光布輪混合鑽（zuàn）石研磨粉或研磨（mó）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（zhuàng）磨（mó）痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多（duō）種工藝，其中珩磨加（jiā）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（yǐ）被加（jiā）工麵為導向，在一定進給壓力下，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（jiā）工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是（shì）利（lì）用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油（yóu）石，由漲開機構將油石沿徑向漲（zhǎng）開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸（chù）麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動（dòng）。零件不動；或者珩磨頭（tóu）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（mó）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（héng）磨加工的特點（diǎn）：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到0.001mm

表麵質（zhì）量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加（jiā）工範圍廣：主要加工各種圓柱形（xíng）孔：通孔、軸向和徑向有間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨（mó）加工工藝可（kě）以通過去除最少加工餘（yú）量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱（zhù）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（yǐ）恒定的壓力壓向孔（kǒng）壁，分三（sān）個階（jiē）段。

第（dì）一個（gè）階段是脫落切削階段，這（zhè）種定壓珩磨（mó），開始（shǐ）時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨（mó）去。而油石表麵因接觸壓（yā）力大（dà），加上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合（hé）強度下降，因而有的磨粒在切削（xuē）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。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進（jìn）行，孔表麵越來越光，與油石接（jiē）觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削（xuē）效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對（duì）粘結劑的磨耗也很小。

因此，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（xuē）。因而磨粒（lì）尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階（jiē）段（duàn）為堵塞切削階（jiē）段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接（jiē）觸麵積（jī）越來越（yuè）大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞（sāi），變（biàn）得很光滑（huá）。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（jun1）會受到影響。此時應盡快結束（shù）珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張進給，使磨粒強製性地切入（rù）工件。因此珩（héng）磨過程隻（zhī）存在脫落切削和破（pò）碎切削，不可（kě）能產生堵塞切削現象（xiàng）。

因為（wéi）當油石產生堵塞（sāi）切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此（cǐ）時珩磨壓力增（zēng）高，從而使磨粒脫落、破碎（suì），切削作用（yòng）增強。

用此（cǐ）種方法珩磨時，為了提高（gāo）孔精度和（hé）表麵粗糙度，最後可用不（bú）進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

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