磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別（bié）

1、磨粒流（liú）工藝

磨料流加（jiā）工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方法，特別是對於複雜的內部形狀和有挑（tiāo）戰的表麵加（jiā）工要（yào）求。

磨粒流加（jiā）工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術（shù），起源於20世（shì）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流動磨（mó）料介質，在一定壓（yā）力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料對材料（liào）形成擠（jǐ）壓（yā）並（bìng）進行微量去除，可以達到去除毛刺飛（fēi）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，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工（gōng）技術幾（jǐ）乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了（le）廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸體

1.1工藝係（xì）統

磨粒流，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過半流體介質進行拋（pāo）光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不（bú）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（liào）、夾（jiá）具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製（zhì）而成的半（bàn）流體（tǐ）狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體（tǐ）的粘稠（chóu）度、遇熱（rè）後（hòu）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（guī）、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對（duì）應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工（gōng）件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼（gāng）、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，為了提高工件拋光去毛刺的效率（lǜ）。一來，一款（kuǎn）夾具上（shàng）可以同時夾持多個（gè）工件，一次性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退模（mó）換工（gōng）件（jiàn）時，不必每次校準（zhǔn），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（tí）下（xià），如何保持工件均勻受力，而不致於（yú）使工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備（bèi）的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員（yuán）更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減（jiǎn）少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的（de）零件

(二)均勻（yún）性和重複性（xìng）好

(三)可實現自（zì）動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及（jí）可預測性（xìng）好

(六)加工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並（bìng）添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工（gōng）件（jiàn）和研具（jù）接觸並做相對（duì）運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精（jīng）確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度（dù），這種對（duì）工件表麵進行最終精密加工的方法，叫（jiào）做研磨。

1.1研（yán）磨的種類（lèi）

濕研將液狀研磨劑（jì）塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑（huá）動（dòng）與滾動，從而實現對工（gōng）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。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為（wéi）糊狀的（de）研磨（mó）膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨（mó）的特點及應（yīng）用範圍

設備簡單，精度要求高（gāo）。

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

可加工（gōng）各種鋼、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等（děng）。

研磨（mó）廣（guǎng）泛用於單（dān）件小批生產（chǎn）中加工各種高精度型麵，並可用於大批大量生產中。

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量切前，其速度很低，壓力很小，經（jīng）過研磨的工件（jiàn）可獲得0.001mm以內的尺寸誤差（chà），表（biǎo）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（kě）進一步提高。 

盡管（guǎn）研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效（xiào）果,但人們對研磨過程（chéng）的機理有多種（zhǒng）觀（guān）點。

純切削（xuē）說

這種觀點認（rèn）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（hěn）多微（wēi）小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠（kào）磨（mó）粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和（hé）擠壓作用,形成無數條（tiáo）切痕重疊、互相交錯、互相抵（dǐ）消的加工麵。它與磨削（xuē）的差別（bié）隻是（shì）磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已（yǐ）。這（zhè）種觀點在實（shí）際過程中可以解釋許多（duō）現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用（yòng）的磨料粒度一（yī）序（xù）比一序（xù）細，而獲得的精度（dù）則一（yī）序比一序高。但這（zhè）種觀點解釋不了用（yòng）軟（ruǎn）磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然（rán）這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為（wéi）在研磨時，表麵發（fā）生了級性變形。即在工件與研具表（biǎo）麵（miàn）接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被（bèi）“壓平”，填充了低四處，而後形成極（jí）低（dī）的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材（cái）料(如鉛、錫等（děng）)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時（shí），則很難解釋為塑性變形。實際上，工件（jiàn）在研（yán）磨前後有質量變化，這說明不是簡單的（de）壓平過程。

化學作用說

這種（zhǒng）觀點認（rèn）為:被研磨（mó）表麵出現了化學變化過程。工件表麵活（huó）性物（wù）質在化學（xué）作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具（jù）有化學（xué）保護作用，但能被軟質磨料（liào）除掉（diào）。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物（wù）薄膜不斷被除（chú）掉又很快形成的（de）過程,最後獲得（dé）較低的（de）表（biǎo）麵粗糙度。然而，顯微（wēi）分析表明，經研磨的（de）表層（céng）約有微米程度的破（pò）壞層。這說明研磨（mó）不僅是磨料去（qù）除化合物薄膜的（de）不斷形成過程，並且對表麵層有切削（xuē）作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解（jiě）釋。事實上，研磨（mó）是磨粒對工件表（biǎo）麵的切削、活性物質的化學作用（yòng）及工件表麵（miàn）擠（jǐ）壓變形等（děng）綜合作（zuò）用的結果（guǒ）。某（mǒu）一作用的主（zhǔ）次程度取決（jué）於加工（gōng）性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋（pāo）光是指利用機械、化學或電（diàn）化學的作用，降低（dī）工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法（fǎ）。主要是利用拋光工具（jù）和磨料顆粒等對工件表麵進行的修（xiū）飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料（liào）表麵發（fā）生塑性變形而去掉工（gōng）件表麵凸出部得（dé）到平滑麵的拋光方法，一般使用油石（shí）條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為（wéi）主（zhǔ），表麵（miàn）質量要求高的可采用超精研拋的方（fāng）法。超精（jīng）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（miàn）粗（cū）糙度最（zuì）好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較（jiào）凹部（bù）分優先溶解，從而（ér）得到平滑麵（miàn）。該方法（fǎ）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。化學拋光得到（dào）的表麵粗糙度（dù）一般為Ra10 μm。

電解拋光（guāng）

電（diàn）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（chū）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

超聲拋光（guāng）是利用工具斷麵作（zuò）超聲波振（zhèn）動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法（fǎ）。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲（shēng）波（bō）的振（zhèn）蕩作用，使（shǐ）磨料在工件表麵（miàn）磨削拋光。

流（liú）體拋光

流體拋光是依靠流（liú）動的液體及其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動（dòng），介質主要采用在較低壓（yā）力下流過性好的特殊（shū）化合物(聚合物狀物質)並摻（chān）入磨料製成，磨（mó）料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨（mó）料在（zài）磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這（zhè）種方法加工效率高，質量好，加（jiā）工（gōng）條件容易控製。。

電火花（huā）超聲複合拋（pāo）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（bō）與專用的高頻窄脈衝高（gāo）峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝（chōng）的腐蝕同（tóng）時作用於（yú）工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗（cū）拋（pāo）

精銑、電火花（huā）加工、磨削等工藝後的表麵可（kě）以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉（zhuǎn）表麵拋光機進行拋光（guāng）。然後是手工油石研磨，條狀油石加（jiā）煤油作為潤滑劑或冷（lěng）卻劑。使（shǐ）用順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋（pāo）主要使用（yòng）砂紙和煤油。砂紙（zhǐ）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（néng）會（huì）導致（zhì）預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石（shí）研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）進（jìn）行研磨，則通常的（de）研磨順（shùn）序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏（gāo）和拋光（guāng）布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨（mó）痕。

4、珩磨

在對零（líng）件加（jiā）工的過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔（kǒng）進行（háng）精整加工的一種加（jiā）工方式。

珩（héng）磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相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（tiáo）或（huò）多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲（zhǎng）開（kāi），使其壓向工件孔壁（bì），以便產生一定的接（jiē）觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件（jiàn）不動；或者（zhě）珩磨頭隻做旋轉運動，工件往（wǎng）複運（yùn）動，從而（ér）實現珩磨。

珩磨的切削有（yǒu）三（sān）種模式：定壓進給珩（héng）磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩（héng）磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

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

加工範圍廣：主要加（jiā）工各種圓柱形孔：通孔、軸向和（hé）徑向有間斷（duàn）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除最少（shǎo）加工餘量而極（jí）大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度（dù）、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過（guò）程

定壓進給珩磨

定（dìng）壓進給中，進給機（jī）構以恒（héng）定的壓力壓（yā）向孔（kǒng）壁，分三個階段。

第一個階段（duàn）是脫落切削階段，這種定壓珩（héng）磨，開始時由（yóu）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去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使（shǐ）磨粒（lì）與粘結劑（jì）的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓（yā）力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒（lì），此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積越來（lái）越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同（tóng）時切下的切屑小（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，此時磨削不是靠新磨粒，而是由（yóu）磨粒尖（jiān）端切削。因（yīn）而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩（bēng）碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和（hé）孔表麵的接觸麵積越來越大（dà），極細的切屑堆積於油石與孔壁（bì）之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力（lì）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時，油石完全失（shī）去切削能力並嚴重發熱，孔的（de）精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

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工件。因此珩磨過（guò）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（shēng）堵塞切削（xuē）力下降時（shí），進給量大於實（shí）際磨削量，此時珩磨（mó）壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

用（yòng）此種方法珩磨時，為了（le）提高孔精度和表麵（miàn）粗糙度，最後（hòu）可用（yòng）不進給珩磨一定（dìng）時（shí）間。

定壓－－定量進給珩磨（mó）

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