磨削之研磨（mó）拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區別（bié）

1、磨粒（lì）流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋（pāo）光和去毛刺方（fāng）法，特別是對於複雜的內（nèi）部形狀和有挑戰的表（biǎo）麵加工（gōng）要求。

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（jì）60年代，是一種區（qū）別於傳（chuán）統機械加工的光（guāng）整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓（yā）力作用下，通過引導流過工件（jiàn）的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去（qù）除，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的（de）粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極（jí）強的磨料，這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（zhēn）對難以加（jiā）工的複雜內（nèi）腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術（shù）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—缸體

1.1工藝（yì）係統

磨粒流，簡單（dān）來說，就是一種通過半流體介質進行（háng）拋光去毛刺的工藝，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、夾具與PLC係統：

軟磨料（liào）

　　軟（ruǎn）磨料是由（yóu）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（lì）的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱（rè）後是否會黏貼工件，是（shì）影響拋（pāo）光去毛刺質量的關（guān）鍵（jiàn）。磨料（liào）通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬（yìng）度，對（duì）應不同材質的工（gōng）件。例如鋁製品、銅製（zhì）品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合（hé）金鋼，選用白剛玉或金剛石更為（wéi）合適。

工裝（zhuāng）夾（jiá）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，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次（cì）性加工。二來，使用工裝（zhuāng）夾具後，退模換工件時，不（bú）必每次校準，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，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒（lì）流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔（jié）、規範，既可以讓（ràng）操作（zuò）人員更（gèng）快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延（yán）長設備使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複（fù）雜的（de）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)加工表麵質好

1、研（yán）磨

研磨是（shì）將研磨工（gōng）具(以下簡稱研具)表麵（miàn）嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑（jì）,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料（liào）作用，從工件表麵（miàn）切去一（yī）層極薄的切屑（xiè），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），這種對工件表麵進行最終精密加（jiā）工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的（de）種類（lèi）

濕研（yán）將（jiāng）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具（jù）間不斷地滑動與（yǔ）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（zài）研具表層上，研磨時需在研具（jù）表麵（miàn）塗以少量的（de）潤滑劑。幹研多用（yòng）於精研。

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

1.2研磨（mó）的特點（diǎn）及應用範圍

設備（bèi）簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可（kě）獲得很（hěn）高（gāo）的精度（dù）和很低（dī）的Ra值。但（dàn）一般不能提高加工麵與（yǔ）其（qí）他表麵之間的位置精度。

可加工各（gè）種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁（lǚ）及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小（xiǎo）批生產中加工各種高精度型（xíng）麵，並（bìng）可用於大（dà）批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實（shí）質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行（háng）包括物理和化學綜（zōng）合作用的微量切前，其速度很低，壓力（lì）很小，經過研磨的工件可獲得（dé）0.001mm以內的尺寸誤差（chà），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（hé）形狀精度和一些位置精（jīng）度也可進一步提高。 

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

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（chéng）。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠（kào）磨（mó）粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓（yā）作用（yòng）,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻（zhī）是磨粒顆粒較細，切削運動不（bú）盡相同而已。這種（zhǒng）觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能（néng）指導（dǎo）工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度（dù）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（yòng）軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能（néng）加工出低粗糙度表麵（miàn）的實例，顯（xiǎn）然這種觀點不全麵。

塑性（xìng）變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）生了（le）級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦（cā）、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住（zhù）然而（ér）在研磨（mó）極軟材料(如鉛、錫等（děng）)時，產生塑性變形（xíng）是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則（zé）很難解釋為塑性變形。實（shí）際上，工件在研磨前後有質量變化，這說（shuō）明不是簡單的壓平過程。

化（huà）學作用說

這種（zhǒng）觀點認為:被（bèi）研磨表麵出現了化學變化過程（chéng）。工件表麵活（huó）性物質在化學（xué）作用下（xià），很快就形成了一層化合物薄膜;這（zhè）層薄（báo）膜具有化學保護作用，但能被（bèi）軟質磨料除掉。研磨過程就是工（gōng）件表麵高凸部（bù）位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的（de）過程,最後獲得較低的表麵粗（cū）糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度（dù）的破壞（huài）層。這說明研磨不僅是磨料（liào）去除化合物薄膜的不斷形成過程，並（bìng）且對表麵層（céng）有切（qiē）削作用，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。

綜上所述，研（yán）磨（mó）過程不可能由一種觀點來解釋。事（shì）實上，研磨是磨粒對工件表麵（miàn）的切削、活（huó）性（xìng）物質的化學作用及工件（jiàn）表麵擠壓變（biàn）形等綜合作用的結果。某一作用的（de）主次（cì）程度取決於加（jiā）工性質及（jí）加工過程的進展階段。

2、拋光

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

2.1拋（pāo）光的分類

機械（xiè）拋（pāo）光

機械拋光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（miàn）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（yòng）超精研拋的方法。超精研拋是采用特製（zhì）的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊（jǐn）壓在工件被加工表麵上，作（zuò）高速旋轉運動。利用該技術可達（dá）到Ra0.008 μm的表麵（miàn）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）采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料（liào）在化學介質（zhì）中讓（ràng）表麵（miàn）微觀凸出（chū）的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵（miàn）。該方法可以拋光形狀複雜的（de）工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化（huà）學拋光得（dé）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（xuǎn）擇（zé）性溶解材料表（biǎo）麵微小凸出部分，使（shǐ）表麵光滑。與化學拋光相比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果較（jiào）好。

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利用工具斷麵作（zuò）超聲波振動，通過（guò）磨料懸（xuán）浮（fú）液拋光脆硬材料的（de）一（yī）種加工方法。將（jiāng）工件放入磨料懸浮液中並一（yī）起置於（yú）超（chāo）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

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨（mó）粒衝刷工件表（biǎo）麵達到拋光的目的（de）。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要（yào）采用在較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（zhì）成，磨料可采用碳化矽粉末（mò）。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用（yòng）下形（xíng）成磨料刷，對工件（jiàn）磨削加工。這種方法加工效率（lǜ）高，質量好，加工條件容易控（kòng）製。。

電火（huǒ）花超聲複合（hé）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（zhǎi）脈衝高峰值電流的脈（mò）衝電源進行複合拋光，由（yóu）超（chāo）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（de）工藝過（guò）程

粗拋

精銑、電火花加工（gōng）、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（zhuǎn）表麵（miàn）拋光機進行拋光。然後是手工油石（shí）研磨，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（bàn）精拋主要使用砂紙（zhǐ）和煤油（yóu）。砂紙的號數依次為：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（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效（xiào）果。

精拋

精拋主（zhǔ）要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽（zuàn）石研磨粉或研磨膏進行研磨，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（zhǐ）留下的發狀（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

在對（duì）零件加（jiā）工的過（guò）程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是（shì）對孔進行精整加工的（de）一種加工方（fāng）式。

珩磨工藝是一種以被加（jiā）工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具（jù）和零件的（de）相對運動去除加（jiā）工（gōng）餘（yú）量，其切削軌跡為交叉網紋（wén）的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨（mó）是（shì）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（zhǎng）開，使其壓向工件孔壁，以便產生（shēng）一定的接觸麵。同時（shí）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（jiàn）往複運動，從而實現珩磨。

珩（héng）磨的（de）切削有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓（yā）-定量進給珩磨（mó）。

3.2珩磨加工的特點：

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

表麵質量好：表麵為交叉網紋（wén），有利（lì）於潤滑油的存（cún）儲及油膜的保持。

加（jiā）工範圍廣：主要加工各種（zhǒng）圓（yuán）柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中，進給（gěi）機構以恒定的壓力壓向孔（kǒng）壁，分三個階段（duàn）。

第一個階段是脫落切削階段，這（zhè）種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁（bì）接觸麵（miàn）積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部（bù）分很快被磨去。而（ér）油石表麵因接觸壓（yā）力大（dà），加上切屑（xiè）對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因（yīn）而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油（yóu）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（lì）下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也（yě）很小。

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

第三階段為堵塞（sāi）切削階段，繼續珩磨時油石（shí）和孔表麵的接觸麵積越來越（yuè）大，極細的（de）切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油（yóu）石堵塞，變得很光滑。因此油石切（qiē）削能力極（jí）低，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，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精（jīng）度和表麵粗糙度均（jun1）會受到影響。此時應盡（jìn）快結（jié）束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給（gěi）機構以恒定的（de）速度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和破碎切削（xuē），不可能產生堵塞切削現象。

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

用此種方法珩（héng）磨（mó）時，為了提高（gāo）孔精度和表（biǎo）麵粗糙度，最後可用不進給珩磨（mó）一定（dìng）時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給（gěi）珩磨，當油石進入堵（dǔ）塞（sāi）切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進（jìn）給珩（héng）磨，提高孔的精度和表麵（miàn）粗糙度。