磨削之研磨拋光、磨粒流（liú）與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流（liú）加工(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（hé）有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工（gōng）技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩（héng）磨技（jì）術，起源於20世紀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料（liào）介（jiè）質，在一定壓力作用下（xià），通過引（yǐn）導流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成（chéng）擠（jǐ）壓並進行微量去除（chú），可以（yǐ）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粗糙度值（zhí），實現（xiàn）光整加工目的。得益於塑性極強（qiáng）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，尤其是針對難以（yǐ）加工的（de）複（fù）雜內腔表麵，能（néng）取得較好的光整（zhěng）加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽（qì）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（tǒng）

磨粒流，簡單（dān）來（lái）說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工藝，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（ruǎn）磨料

　　軟磨料是由非常細（xì）小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的（de）半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體（tǐ）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、白剛玉、金剛石等，根據各自的（de）硬度，對（duì）應不同（tóng）材質的（de）工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳（tàn）化矽磨料即可。而硬度較高的鎢（wū）鋼、合金鋼，選用白剛（gāng）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（pāo）光去（qù）毛刺的（de）效率。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，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時（shí）間。

工裝夾具設計的關鍵在（zài）於，在提升效（xiào）率（lǜ）的前提下，如何保持工件（jiàn）均勻受力（lì），而不（bú）致於使工件壓傷。

PLC係（xì）統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製（zhì）中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可（kě）以（yǐ）讓操作人員更快（kuài）上手（shǒu），減少培訓磨合時（shí）間，又可以減少設備（bèi）故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨（mó）粒流（liú）特點

(一（yī）)可加工內腔複雜（zá）的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可（kě）實現自動化生產

(四（sì）)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱（chēng）研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件（jiàn）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）幾何形狀和很高的（de）表麵粗糙度，這種對工件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（yán）將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表（biǎo）麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不（bú）斷地滑動與滾動，從而實（shí）現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研（yán）將（jiāng）磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓（yā）嵌（qiàn）在研具表（biǎo）層上，研磨時（shí）需在研具表麵（miàn）塗以少量的潤滑劑。幹研多用（yòng）於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及（jí）應用範圍

設備簡單，精度（dù）要求高。

加工質量（liàng）可靠（kào）。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、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合（hé）金、硬質合金、陶瓷、玻璃及（jí）某些塑料製品（pǐn）等。

研磨廣泛用於單（dān）件（jiàn）小批生產中加工各種高精（jīng）度型（xíng）麵，並可用於大批大量生（shēng）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（gōng）件（jiàn）表麵進行包括物理和化學綜合作用的（de）微量切（qiē）前（qián），其速度很低，壓力（lì）很小（xiǎo），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到（dào）R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形（xíng）狀精度和一些位置（zhì）精度也可進一步提高。 

盡管研磨（mó）已廣（guǎng）泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,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（chún）切削過程（chéng）。最終（zhōng）精度的獲得是由很多（duō）微小的（de）硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕（hén）重疊、互相交錯、互相抵消的加工（gōng）麵。它與磨削的差別隻（zhī）是磨（mó）粒顆粒較（jiào）細（xì），切削運動不盡相同（tóng）而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導工作（zuò）。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序（xù）細，而獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用（yòng）大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙（cāo）度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變（biàn）形說

這種觀點認為在研磨時，表（biǎo）麵發生了級性變形。即在工件與研（yán）具表麵接觸運動中，粗（cū）糙高凸的部位在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低（dī）的表麵（miàn）粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形（xíng）是有可能的;而（ér）用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質（zhì）量變化，這說（shuō）明不是簡單的壓平過（guò）程。

化（huà）學作用（yòng）說（shuō）

這種觀點認為:被研磨（mó）表（biǎo）麵出現了化學變（biàn）化過程。工件（jiàn）表（biǎo）麵活性物質在化學作用下，很快就形成（chéng）了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研（yán）磨（mó）過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被（bèi）除（chú）掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然（rán）而，顯微分析（xī）表明，經研磨（mó）的（de）表層約有微米（mǐ）程度的破（pò）壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切（qiē）削作用，而化學作（zuò）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（kě）能（néng）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（wù）質（zhì）的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一（yī）作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋（pāo）光

拋光是指利用機械、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（zhǔ）要是利用拋光工（gōng）具和磨料顆粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光（guāng）

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變（biàn）形而去掉工件表（biǎo）麵凸出部（bù）得到平滑麵的拋（pāo）光方法，一（yī）般使用油石條、羊毛輪（lún）、砂紙（zhǐ）等（děng），以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精研（yán）拋的方法（fǎ）。超精研拋是采用特製的磨具，在（zài）含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）運動（dòng）。利用該技術可（kě）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（de）。光學鏡片模具常采用這種方法。

化（huà）學（xué）拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸（tū）出的（de）部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑（huá）麵。該方法可以拋光（guāng）形狀複雜的工件，可以同時拋光很多（duō）工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本（běn）原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材（cái）料表麵（miàn）微小凸出部分（fèn），使表麵光滑（huá）。與化學（xué）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（lì）用工具斷麵作（zuò）超聲波振動，通過磨料懸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（qǐ）置於（yú）超聲波場（chǎng）中，依靠（kào）超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光（guāng）

流體（tǐ）拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨（mó）粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓（yā）驅動，介質主要采用在較低壓力下流過性好（hǎo）的特殊化合（hé）物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下（xià）形成磨料刷，對工（gōng）件磨削加工。這種方法加工效率（lǜ）高，質量好，加工條件容易控製（zhì）。。

電火花超聲複合拋光

為了（le）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（gāo）峰值電流的（de）脈衝電源進行複（fù）合拋光，由（yóu）超聲振動和電脈（mò）衝的腐蝕同時作用於工件（jiàn）表麵，迅速降低其表麵（miàn）粗糙度。

2.2拋光的工藝（yì）過程

粗拋

精銑、電火（huǒ）花加（jiā）工、磨削等工藝後的表麵可以選（xuǎn）擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行（háng）拋光。然後是手（shǒu）工油石研磨，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

半精拋主要使用砂紙和煤油。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（de）模具鋼（gāng）(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無（wú）法達到預期拋光效果。

精（jīng）拋

精拋主要使（shǐ）用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉（fěn）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（zuàn）石研磨膏（gāo）和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使（shǐ）用到多種工藝，其中珩（héng）磨加工是（shì）對孔進（jìn）行（háng）精整加工的一（yī）種（zhǒng）加工方式。

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進（jìn）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工工藝。

3.1珩（héng）磨（mó）原理

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（jiāng）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。同時珩磨頭（tóu）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（cóng）而（ér）實（shí）現（xiàn）珩磨。

珩磨的切削有（yǒu）三種模式：定壓進給珩磨、定（dìng）量進給珩磨、定壓-定量進給珩（héng）磨。

3.2珩磨加工的特點（diǎn）：

加工精度高：特別是一些中小型（xíng）通孔，圓（yuán）柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交（jiāo）叉網紋，有利於潤滑油的存（cún）儲（chǔ）及油膜的保持。

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

切削（xuē）餘量少。

糾孔能（néng）力強：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓（yuán）度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓（yā）進給中，進給機構以恒定的壓力壓（yā）向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段，這種（zhǒng）定壓珩磨，開始時由於孔壁粗（cū）糙，油（yóu）石與孔（kǒng）壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔（kǒng）壁的凸出部分很快被磨（mó）去。而油石表麵因接觸壓力大，加上（shàng）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（jiàng），因（yīn）而有的（de）磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自（zì）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（chù）麵積越來越大，單位麵積的接（jiē）觸壓力（lì）下降，切（qiē）削效率（lǜ）降低。同（tóng）時切下的切屑小而細，這些切屑（xiè）對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨（mó）粒（lì）脫落很（hěn）少，此時磨削不是靠新磨粒（lì），而是由磨（mó）粒尖（jiān）端切削。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（wéi）堵（dǔ）塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越（yuè）來越大（dà），極細的切屑堆積於油石與孔（kǒng）壁之（zhī）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（pāo）光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而（ér）產生（shēng）粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並嚴重發（fā）熱，孔的精（jīng）度和（hé）表麵粗（cū）糙（cāo）度均（jun1）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（jī）構以恒定的速度（dù）擴（kuò）張進給，使磨（mó）粒強製性地切入工件。因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（xiàng）。

因為當油石產生堵塞切削力（lì）下降時，進給量（liàng）大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒（lì）脫落（luò）、破碎，切削（xuē）作用增強。

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

定壓（yā）－－定量進給珩磨

開始（shǐ）時以定壓進給珩磨，當油石進入（rù）堵塞切削階（jiē）段時（shí），轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的（de）精度和表（biǎo）麵粗糙度。