磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區（qū）別

1、磨粒流工藝（yì）

磨料流加工(AFM)工（gōng）藝是（shì）理想的拋光和去毛（máo）刺方法，特別是（shì）對於複雜（zá）的內部形狀和有挑（tiāo）戰的表（biǎo）麵加工（gōng）要求。

磨粒（lì）流（liú）加工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨（mó）技術（shù），起源於20世紀60年代，是一（yī）種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一（yī）定黏性的流動磨（mó）料介質，在一（yī）定壓（yā）力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料（liào）對材料形成擠壓並（bìng）進行微量去除，可（kě）以（yǐ）達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓（yuán）等（děng）加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現（xiàn）光整加工目的。得（dé）益於塑性極強的磨料，這（zhè）種加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難（nán）以加工的（de）複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種（zhǒng）技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到（dào）了廣泛應用。

1—活（huó）塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流（liú），簡單來說，就（jiù）是一種通過半流體介質進行拋（pāo）光去毛刺的工藝（yì），主要麵向內孔、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要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小（xiǎo）的硬（yìng）質顆粒，混合相關液體，調製而（ér）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，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛（gāng）玉、金剛石（shí）等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料（liào）即可。而硬度（dù）較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為（wéi）合適。

工裝夾具

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），一款夾具上可以同時夾持多（duō）個工件，一次（cì）性加工。二來，使用工裝夾具（jù）後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時（shí）間。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流（liú）設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既（jì）可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又（yòu）可以（yǐ）減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加（jiā）工內腔複雜（zá）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（jiā）工表麵質好

1、研（yán）磨

研磨是將研（yán）磨工具(以下（xià）簡稱研具)表麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料（liào）並添加潤滑劑,在一定的壓力作用（yòng）下，使工件和研具（jù）接觸（chù）並做（zuò）相對運（yùn）動，通過（guò）磨料作用，從工件表（biǎo）麵切（qiē）去一層極薄的切屑，使工件具有精確的（de）尺寸、準確的（de）幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件（jiàn）表麵進行最終精密加工的方法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨（mó）劑（jì）塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產（chǎn）品與研具間不斷地滑（huá）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，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精（jīng）研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏（gāo），粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點（diǎn）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（yìng）鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑（sù）料製品等。

研磨廣（guǎng）泛用於單件小批生產中加（jiā）工各種（zhǒng）高精度型麵，並可用於大批大量（liàng）生產中。

1.3研（yán）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化學綜合作用的微（wēi）量切前，其速（sù）度很低，壓力很小，經過研磨的（de）工件可獲得0.001mm以（yǐ）內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到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也可進一步提（tí）高。 

盡（jìn）管研（yán）磨已廣泛（fàn）應用於機（jī）械加工中，並且獲得了最佳（jiā）的工藝效果,但人們對研磨過程的機理有多種觀點（diǎn）。

純切削說

這種觀點認為（wéi）:研磨和磨削一（yī）樣，是一種純切削過程（chéng）。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷切（qiē）削（xuē），靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作（zuò）用,形成（chéng）無數（shù）條切痕重疊（dié）、互（hù）相交錯、互相抵消的加工麵。它與（yǔ）磨（mó）削的差別（bié）隻是磨粒顆粒較細，切削運動（dòng）不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導（dǎo）工作。例如（rú），研磨過程中使用的磨料粒度一序比（bǐ）一序細，而獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點解（jiě）釋不了用軟磨（mó）料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能（néng）加工（gōng）出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不（bú）全麵。

塑性變形說（shuō）

這種觀點（diǎn）認為在研（yán）磨時，表麵（miàn）發生了級性（xìng）變形。即在工件（jiàn）與（yǔ）研具表麵（miàn）接觸運動中，粗糙高凸的（de）部位在摩（mó）擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低（dī）四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而（ér）在研磨極軟材（cái）料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用（yòng）軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解（jiě）釋為塑性（xìng）變形。實際上，工件在研（yán）磨前後有質量變化，這說明（míng）不是簡單的壓平過程。

化（huà）學作用說（shuō）

這種觀點認為:被研（yán）磨表麵出現了（le）化學變（biàn）化過程。工件表麵活性物（wù）質在化學作用下，很快就形成了（le）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（shì）工件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉（diào）又（yòu）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，經研磨的表層約（yuē）有微米程度（dù）的破壞層。這（zhè）說明研磨不僅是（shì）磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程（chéng），並且對表（biǎo）麵（miàn）層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不（bú）全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點（diǎn）來解釋。事實上（shàng），研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質（zhì）的化（huà）學作用及工件（jiàn）表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用（yòng）的主次程（chéng）度取決於加工性（xìng）質及加工過程的進展階段。

2、拋光（guāng）

拋光是指利用機（jī）械（xiè）、化學或電化學的作用（yòng），降低（dī）工件表麵（miàn）粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料顆粒等對工件表麵（miàn）進行的（de）修飾（shì）加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機（jī）械拋光（guāng）是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵（miàn）質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在（zài）含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加（jiā）工表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）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。光學鏡片（piàn）模具常（cháng）采用這（zhè）種方（fāng）法。

化學拋（pāo）光

化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（duō）工件（jiàn），效率（lǜ）高。化學拋（pāo）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，即靠選擇性溶解材料（liào）表麵微小凸出部分，使表麵（miàn）光滑（huá）。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

超聲拋光是利用工具斷（duàn）麵作超聲波振動，通過磨料懸（xuán）浮液拋光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中，依（yī）靠超聲波（bō）的（de）振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削（xuē）拋光。

流體拋光

流（liú）體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力（lì）研（yán）磨是（shì）由液壓（yā）驅動，介質主要采（cǎi）用在較（jiào）低壓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，磨料（liào）可采用碳化（huà）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（mó）料刷，對工件磨削加工。這種方法加（jiā）工效率高，質量好，加工條件容易控製（zhì）。。

電火花（huā）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（liú）的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉（zhuǎn）速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機（jī）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（jì）或冷卻劑。使用順序（xù）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（yī）次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙隻用適（shì）於（yú）淬硬的模具（jù）鋼（gāng）(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損傷，無法達到預期拋光（guāng）效果。

精拋

精拋主要（yào）使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混（hún）合鑽（zuàn）石研磨粉或研（yán）磨（mó）膏進行研（yán）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（yòng）來去除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程（chéng）中，會使用（yòng）到多種（zhǒng）工藝，其中珩磨加工是對孔進行精整加工的一種加工（gōng）方式。

珩磨工藝（yì）是一種以被加工麵為導向，在一定（dìng）進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除（chú）加工餘量（liàng），其切削軌跡為交叉網（wǎng）紋的（de）精（jīng）孔加工工藝。

3.1珩磨原理（lǐ）

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徑向漲開，使其（qí）壓（yā）向工件孔壁，以便產生一（yī）定的接觸麵。同時珩磨頭（tóu）旋轉和往複運動（dòng）。零件（jiàn）不動；或者珩磨（mó）頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從（cóng）而實現珩磨（mó）。

珩磨的切削有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給（gěi）珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高（gāo）：特別（bié）是（shì）一些中小型通孔，圓（yuán）柱度能達（dá）到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣（guǎng）：主要（yào）加工各種圓柱形孔：通（tōng）孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去（qù）除最少加工餘量而極大地改善（shàn）孔和外圓的尺寸精度（dù）、圓度、直（zhí）線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩（héng）磨的切（qiē）削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機（jī）構以恒定的壓（yā）力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削（xuē）階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與（yǔ）孔（kǒng）壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石（shí）表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑（jì）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（tuō）落，油石麵即露出新（xīn）磨粒，此（cǐ）即（jí）油石（shí）自銳。

第（dì）二（èr）階段是破碎切削階段（duàn），隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切（qiē）下的切屑小（xiǎo）而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此（cǐ）時磨削不是靠新（xīn）磨粒，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（suì）而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時（shí）油石和孔表麵的接觸（chù）麵（miàn）積越來越大，極細（xì）的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得（dé）很光滑。因此油石切（qiē）削能力極低（dī），相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞（sāi）時，油（yóu）石完全失去切削（xuē）能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定（dìng）量進給（gěi）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（xìng）地切入工件。因此（cǐ）珩（héng）磨（mó）過（guò）程隻存在脫落切削和（hé）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，進給量大於實際（jì）磨削量，此（cǐ）時珩磨壓力增高（gāo），從而（ér）使磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

用此種方法珩磨（mó）時，為了提高孔精（jīng）度和表麵粗糙度，最後（hòu）可用不（bú）進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給（gěi）珩（héng）磨

開始時（shí）以定壓進給珩（héng）磨，當油石進入堵（dǔ）塞切削階段時，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（kǒng）的精度和表麵粗糙度。