磨削之研磨拋（pāo）光、磨粒流與（yǔ）珩磨（mó）的區別

1、磨（mó）粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺（cì）方法，特別是對於複雜的內（nèi）部形狀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（wéi）擠壓珩磨技術，起源（yuán）於20世（shì）紀60年代（dài），是一（yī）種區別於傳統機械加工的光整加工（gōng）方（fāng）法（fǎ）。利用具（jù）有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的（de）待（dài）加工表麵（miàn），磨料對材料形成擠（jǐ）壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛（fēi）邊、孔口倒圓等（děng）加工效果，重要的是可以降低待加工（gōng）表麵的粗糙度值，實現光整（zhěng）加工目的。得益於塑性極強的磨（mó）料，這種加工技術幾乎（hū）可以對任（rèn）意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難（nán）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（zài）航空（kōng）、航天、汽車和模具等行業得到了廣（guǎng）泛應用。

1—活塞　2—工件（jiàn）　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過半流體介質進（jìn）行拋光去毛刺的工藝，主要麵向（xiàng）內孔、以及不規則形狀（zhuàng）的中小型工件。磨粒流（liú）拋光工藝（yì）包含三個（gè）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）的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成（chéng）的半流體狀態（tài）的介質，磨料顆粒的（de）大小、硬度，以及半（bàn）流體的（de）粘稠度、遇熱後是否會黏貼（tiē）工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料（liào）通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據（jù）各自的硬度（dù），對應不同（tóng）材質的工件。例如鋁製（zhì）品（pǐn）、銅製（zhì）品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或金剛石更（gèng）為合適（shì）。

工（gōng）裝夾（jiá）具

選用夾具（jù）的原（yuán）因（yīn）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（gè）工件，一次性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次（cì）校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計（jì）的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工（gōng）件均勻受力，而（ér）不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係（xì）統（tǒng）設（shè）計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快（kuài）上手，減少（shǎo）培（péi）訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設（shè）備使用壽命。

1.2磨粒（lì）流特點

(一)可（kě）加工內（nèi）腔複雜的零件

(二（èr）)均勻性和重複（fù）性好

(三)可實現自動化生產

(四（sì）)生產效（xiào）率高

(五)可控性及（jí）可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研（yán）磨是將研磨工（gōng）具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨（mó）料或敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下（xià），使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工（gōng）件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的（de）尺寸、準確（què）的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的方法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷（fū）或（huò）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動與滾動，從而實現（xiàn）對工件的切削（xuē）。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表層上（shàng），研磨時需在研具表麵（miàn）塗（tú）以少（shǎo）量（liàng）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（kě）采用。

1.2研（yán）磨的（de）特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

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

可加工各種鋼、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（liào）製品等。

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

1.3研磨機理（lǐ）

研磨的實質（zhì）是用遊離的磨粒通過研（yán）具對工件表麵進行包括物理和化學綜合作用的（de）微量切前，其速度很低，壓力很（hěn）小，經過研磨的（de）工件可獲（huò）得0.001mm以內的尺（chǐ）寸誤差（chà），表麵粗糙度一般能達（dá）到R.=0.4~0.1μm,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾（jǐ）何形狀精度和一些位置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣（guǎng）泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝（yì）效果,但（dàn）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:研磨和（hé）磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度（dù）的（de）獲得（dé）是由很多微小的硬磨粒對工（gōng）件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯（cuò）、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切（qiē）削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指（zhǐ）導（dǎo）工作。例如，研磨過程中使用的磨（mó）料粒度一序比一序細，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（gōng）硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出（chū）低粗糙度表麵的（de）實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性（xìng）變形說（shuō）

這種觀點認為在（zài）研磨時，表（biǎo）麵（miàn）發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運（yùn）動（dòng）中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓（yā）作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材（cái）料(如鉛、錫等（děng）)時，產生塑性變形是有（yǒu）可能的;而用軟基體拋光硬材料（liào）(如光學玻（bō）璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變形。實（shí）際上，工件在研磨前後有質（zhì）量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點（diǎn）認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件（jiàn）表麵活（huó）性物質（zhì）在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層（céng）薄膜（mó）具（jù）有化（huà）學保護作用，但能被軟質（zhì）磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的（de）化合物薄膜不斷被除掉（diào）又很快形成的過程,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（biǎo）層約有微米程度的破壞層。這說明研（yán）磨不僅是磨料去（qù）除化合物（wù）薄膜的（de）不斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加（jiā）速了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵（miàn）。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解（jiě）釋。事（shì）實上，研磨是磨粒對工件（jiàn）表麵的切削、活性物（wù）質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作（zuò）用的主次程度取決於（yú）加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化（huà）學（xué）的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整（zhěng）表麵的加工方法。主要是利用拋光工具（jù）和磨（mó）料顆粒等對工件表麵進（jìn）行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機（jī）械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生（shēng）塑（sù）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（zuò）為（wéi）主，表麵質量要求高的可（kě）采用超（chāo）精研拋的方法。超精研拋是采用（yòng）特製的磨（mó）具，在含有磨料（liào）的研拋液中，緊壓在工（gōng）件（jiàn）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粗（cū）糙度（dù）最好（hǎo）的。光學鏡片模（mó）具常采用這種方法。

化學（xué）拋光

化學拋光是材料在化學介（jiè）質中讓表麵微觀（guān）凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方（fāng）法可以（yǐ）拋光形（xíng）狀複雜的工件，可以（yǐ）同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一般（bān）為（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基（jī）本原理與化（huà）學拋光（guāng）相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化（huà）學拋光（guāng）相比，它可消除陰（yīn）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麵作超聲波（bō）振動，通過磨料懸（xuán）浮液拋（pāo）光脆硬材（cái）料的（de）一種加工方法。將工件放入磨（mó）料懸浮液中並一（yī）起置於超聲波場中，依靠（kào）超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨料在工件（jiàn）表麵磨削拋光。

流體拋光

流（liú）體拋（pāo）光是依（yī）靠流動的液體及（jí）其攜帶的磨粒衝刷（shuā）工件表麵達到（dào）拋光的目的。流體動力研（yán）磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化（huà）合物(聚合物（wù）狀物質)並摻入（rù）磨料製（zhì）成，磨料（liào）可采用（yòng）碳化（huà）矽粉末。

磁研（yán）磨拋光

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

電（diàn）火花超聲複合拋光

為了提（tí）高（gāo）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（zhuān）用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕（shí）同時（shí）作（zuò）用於工件表麵，迅速降低其表麵（miàn）粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電（diàn）火花加工、磨削等工藝後的表麵（miàn）可以選（xuǎn）擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表（biǎo）麵拋光機進行拋光。然後是手工油（yóu）石研磨，條狀油石加煤（méi）油作為潤（rùn）滑劑（jì）或冷卻（què）劑。使用順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精（jīng）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（zhǐ）隻用適（shì）於淬硬（yìng）的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣（yàng）可能會導（dǎo）致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要（yào）使用鑽石研磨膏。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的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去（qù）除（chú）1 200#和（hé）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（dào）多種工藝，其中珩磨加工是對孔進（jìn）行精整加工的一種加工方式。

珩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（de）相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精（jīng）孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩（héng）磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多（duō）條油（yóu）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（dìng）的接觸麵。同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（fù）運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點（diǎn）：

加工精（jīng）度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表（biǎo）麵質量（liàng）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：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑（jìng）向有間斷的孔（kǒng）

切削餘量少。

糾孔能力（lì）強：采用珩磨加工工藝（yì）可以通過去除最（zuì）少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨（mó）的切（qiē）削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階（jiē）段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始（shǐ）時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力（lì）大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而（ér）油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘（zhān）結劑的（de）磨（mó）耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降（jiàng），因而有（yǒu）的磨粒在切削壓力的作用下（xià）自行脫（tuō）落，油石麵即露出新（xīn）磨粒（lì），此即油石自銳。

第（dì）二階（jiē）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（jiē）觸麵積越來越大，單位麵積的（de）接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘（zhān）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，而是由磨粒尖端（duān）切（qiē）削。因而（ér）磨（mó）粒尖端負荷很大（dà），磨粒易破裂、崩碎而形成新的切（qiē）削刃。

第（dì）三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石（shí）和孔表麵的接觸麵（miàn）積越來（lái）越大，極細的切屑堆積於（yú）油石與孔壁之間不易排除，造成油石（shí）堵塞，變得很光滑。因此油（yóu）石切削能力極低，相當於拋（pāo）光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵（dǔ）塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精（jīng）度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡（jìn）快（kuài）結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給（gěi）機構以恒定的（de）速（sù）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（tuō）落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削（xuē）現象。

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

用此種（zhǒng）方法珩磨（mó）時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進（jìn）給珩磨一定時（shí）間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入（rù）堵塞（sāi）切（qiē）削（xuē）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，提高孔的精度和（hé）表（biǎo）麵（miàn）粗糙度。