磨（mó）削之研磨（mó）拋光、磨粒流（liú）與（yǔ）珩磨的（de）區別

1、磨粒流工（gōng）藝

磨料流加工(AFM)工（gōng）藝是理想的拋光和去毛刺方（fāng）法，特別是對於複雜的內部形狀（zhuàng）和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是（shì）一種區別於傳統機（jī）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（zài）一定壓力作用下，通過引導流過工件（jiàn）的待加工表麵，磨料（liào）對材料形成（chéng）擠壓並進行微量（liàng）去除，可以達（dá）到去除毛（máo）刺飛（fēi）邊、孔口倒圓等加工效（xiào）果，重要的是可以降低（dī）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，這種加工技術幾乎可以對任意形（xíng）狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難（nán）以加工的複雜內（nèi）腔表麵，能（néng）取得較好（hǎo）的光整加工效果，近年來這種技術（shù）在航空、航天（tiān）、汽車和模具等行（háng）業得到了廣泛應用。

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，就是一種通過（guò）半流體介質進行拋光去毛刺的工藝，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（liào）

　　軟磨料是由非常（cháng）細小（xiǎo）的硬質顆粒，混合（hé）相關液（yè）體，調製而成的半流體狀態（tài）的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以（yǐ）及半流體的粘稠度、遇（yù）熱後（hòu）是否（fǒu）會（huì）黏貼工件，是（shì）影（yǐng）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、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材（cái）質（zhì）的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度（dù）較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛（gāng）石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了（le）提（tí）高（gāo）工件拋光（guāng）去毛刺的效（xiào）率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工（gōng）件時，不必每次校準，大大減少（shǎo）了（le）停機時間。

工裝夾具（jù）設計（jì）的關（guān）鍵在於（yú），在提升效（xiào）率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於（yú）使工件壓傷。

PLC係統

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

1.2磨粒流特點

(一)可加（jiā）工內腔複雜的零件

(二)均（jun1）勻性和重複性好

(三（sān）)可實（shí）現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控（kòng）性及（jí）可預（yù）測（cè）性好

(六)加工表麵質（zhì）好（hǎo）

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具（jù）)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加（jiā）潤滑劑,在一定（dìng）的壓力作（zuò）用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過（guò）磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，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研磨的種類

濕研（yán）將液狀研磨劑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（yán）具間不斷地滑動與（yǔ）滾動，從而實現對（duì）工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻（yún）地壓嵌在（zài）研（yán）具表層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤（rùn）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（cǎi）用。

1.2研磨的特點及應用範（fàn）圍

設備（bèi）簡單，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（dàn）一般不能提高加工麵與（yǔ）其他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵、銅（tóng）鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及（jí）某些塑（sù）料製品等。

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

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊（yóu）離（lí）的磨粒通過研具對工件（jiàn）表麵（miàn）進行包括物理和（hé）化學綜合作用的（de）微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件（jiàn）可獲得0.001mm以內的（de）尺（chǐ）寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形（xíng）狀精度（dù）和一些位置精度也可進一步提高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應（yīng）用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝（yì）效果,但人們對研磨（mó）過程的機（jī）理（lǐ）有（yǒu）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工件（jiàn）表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互（hù）相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒（lì）顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在（zài）實際過程中可以解（jiě）釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中（zhōng）使用的磨料粒度（dù）一序比一序（xù）細，而獲得的精度則一序（xù）比一序高。但這種觀點解（jiě）釋不了用軟磨料加工硬（yìng）材料，用大顆粒磨粒卻能加工出（chū）低粗糙度表麵的實例，顯然（rán）這種觀（guān）點（diǎn）不全麵。

塑（sù）性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性（xìng）變（biàn）形。即在工件（jiàn）與研具表麵接觸運（yùn）動中，粗糙高凸的（de）部位在摩擦、擠壓作用（yòng）下被“壓平（píng）”，填充了低（dī）四處，而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（ruǎn）基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為（wéi）塑（sù）性變形（xíng）。實際上，工件在（zài）研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學（xué）作用說

這種觀（guān）點（diǎn）認為:被（bèi）研磨表麵出現了（le）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合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用（yòng），但能被軟質磨（mó）料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物（wù）薄膜不斷被除掉又很快形成的過（guò）程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微（wēi）分析表（biǎo）明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明（míng）研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有（yǒu）切（qiē）削（xuē）作用，而化學作用則加速了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵（miàn）。

綜上所（suǒ）述，研磨過程不可能由一（yī）種觀點來解釋。事（shì）實上，研磨是磨粒對工（gōng）件表（biǎo）麵的切削、活性物質的化學（xué）作（zuò）用及工件表（biǎo）麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工（gōng）過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表（biǎo）麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等（děng）對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削（xuē）或（huò）使材料表（biǎo）麵發生（shēng）塑性變（biàn）形而去掉工件表（biǎo）麵凸出部得到（dào）平（píng）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，表麵質量要求高的可采用超精研拋的（de）方法。超（chāo）精（jīng）研拋是采用特製的（de）磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件（jiàn）被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙（cāo）度，是各種拋光（guāng）方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模（mó）具常采用這種方法。

化（huà）學（xué）拋光

化（huà）學拋光是材料在化（huà）學介質中讓表（biǎo）麵微觀凸出的部分較凹部分優（yōu）先溶解，從而得到（dào）平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的（de）表麵（miàn）粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電（diàn）解拋光基本原理（lǐ）與化學拋光相同，即靠選擇性溶（róng）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（jiào）好（hǎo）。

超聲波拋光

超（chāo）聲拋光是利用工（gōng）具斷麵作超聲波振動，通（tōng）過磨料（liào）懸浮液拋光脆硬材料的一種加（jiā）工方法。將工件放入磨料懸浮液（yè）中並一起置於超聲波場中（zhōng），依靠（kào）超（chāo）聲波的振蕩（dàng）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（dòng）的（de）液體及其（qí）攜帶的磨粒衝刷（shuā）工件表（biǎo）麵（miàn）達到拋光的目的。流體（tǐ）動力研磨是由液（yè）壓驅動，介質主要采用在較（jiào）低壓力下（xià）流過（guò）性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨（mó）拋光

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

電火花超聲複合拋光

為（wéi）了提高（gāo）表麵粗糙（cāo）度Ra為1.6 μm以（yǐ）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（diàn）流的脈（mò）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（miàn），迅（xùn）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（huǒ）花加工、磨削等工藝（yì）後的表麵可（kě）以（yǐ）選（xuǎn）擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋（xuán）轉表麵拋光機進行拋（pāo）光。然後是手工油石研磨（mó），條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用（yòng）順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂（shā）紙和煤油。砂紙的號數依次（cì）為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適（shì）用（yòng）於預硬（yìng）鋼，因為這樣可能會導致（zhì）預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期（qī）拋光效（xiào）果。

精（jīng）拋

精拋主要使用鑽（zuàn）石研磨膏。若用拋光布輪混合（hé）鑽石研（yán）磨粉或研磨膏進行研（yán）磨（mó），則通（tōng）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（bù）輪可用來（lái）去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精（jīng）整加工的一種加工（gōng）方式。

珩磨工藝是一種以被加工麵為導（dǎo）向，在一定進給壓力下，通過工（gōng）具和零件（jiàn）的相對運動去（qù）除加工餘量，其切（qiē）削軌跡為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原（yuán）理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一（yī）條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同（tóng）時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨（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-定量進給珩磨（mó）。

3.2珩磨（mó）加工的特點：

加工精度高：特別是一些（xiē）中小型通孔，圓柱度能達（dá）到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於（yú）潤滑油（yóu）的存儲及油膜（mó）的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有（yǒu）間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔（kǒng）能力強：采用珩磨加工工（gōng）藝（yì）可以通過去除最少加工餘量而（ér）極大（dà）地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度（dù）、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切（qiē）削過（guò）程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構（gòu）以恒定（dìng）的壓力壓向孔壁，分三個階段（duàn）。

第一個階段是脫落切削階段（duàn），這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙（cāo），油石與孔壁接觸（chù）麵積很小，接觸壓力（lì）大，孔壁的凸出部分很快被（bèi）磨去。而油石表麵因接觸壓力大（dà），加（jiā）上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與（yǔ）粘結劑的（de）結合強度下降，因而（ér）有的磨粒在切（qiē）削壓力的作用下自行脫落，油石麵（miàn）即露出新（xīn）磨粒，此即油石自銳。

第（dì）二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進（jìn）行，孔表麵越來（lái）越光，與油（yóu）石接觸麵積越來越大，單（dān）位麵積（jī）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（qiē）屑對粘結劑的磨耗也很小（xiǎo）。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨（mó）粒尖端（duān）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。

第三階段為堵塞切削階（jiē）段，繼續珩磨（mó）時油石和孔表麵的接觸麵（miàn）積越來越大，極細的（de）切（qiē）屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光（guāng）。若繼續珩（héng）磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵（dǔ）塞時，油石完全失去切削（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（cǐ）時應盡快結束珩磨。

定量進給（gěi）珩磨

定量進給珩磨時，進（jìn）給（gěi）機構以（yǐ）恒（héng）定（dìng）的速度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。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（dǔ）塞切削力下降（jiàng）時，進給量大（dà）於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使（shǐ）磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

用此種方（fāng）法珩磨時，為了提高孔精度和表麵粗（cū）糙度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

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