磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與（yǔ）珩磨的區（qū）別

1、磨粒流（liú）工藝

磨料流加工(AFM)工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和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流（liú）加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓（yā）珩（héng）磨技（jì）術，起源於20世紀60年代（dài），是（shì）一種區別（bié）於傳統機械加工的光整加工（gōng）方法。利用具有一（yī）定黏性（xìng）的流動磨（mó）料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待（dài）加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等加工效（xiào）果，重要的是可以降低（dī）待加（jiā）工表麵的粗糙度值，實現光整加（jiā）工目的。得益（yì）於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對（duì）任意（yì）形（xíng）狀的表麵進行光整加工（gōng），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（guǒ），近年來這種技術在航空、航天（tiān）、汽車和模具（jù）等行業（yè）得到了廣泛（fàn）應（yīng）用。

1—活塞（sāi）　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流體介（jiè）質進行拋光去毛（máo）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（guāng）工藝包含三個核心要素，即軟磨（mó）料、夾具與PLC係（xì）統：

軟磨料

　　軟磨料是由非（fēi）常細小的硬（yìng）質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀（zhuàng）態的介（jiè）質，磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會（huì）黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的（de）關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質（zhì）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、合金鋼，選（xuǎn）用（yòng）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（cì）的效（xiào）率。一來（lái），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（bú）必每次校準，大大減少了停機時間（jiān）。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備（bèi）的控（kòng）製中心（xīn），PLC係統設計地簡（jiǎn）潔、規範，既可以讓操作人員更（gèng）快上（shàng）手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率（lǜ），延長設備使用壽（shòu）命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複（fù）雜的零件（jiàn）

(二)均勻性和重複（fù）性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產（chǎn）效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加（jiā）工（gōng）表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研（yán）具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料（liào）並添加（jiā）潤滑劑,在一定的壓（yā）力作用下，使工件（jiàn）和研具接觸並做相對（duì）運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極（jí）薄的（de）切屑，使工（gōng）件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀（zhuàng）和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵（miàn）進行最終（zhōng）精密加工的方法（fǎ），叫（jiào）做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗（tú）敷或連（lián）續加注於研具表（biǎo）麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕（shī）研應用較多（duō）。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上（shàng），研磨時需在研具表麵（miàn）塗以少量的潤滑（huá）劑。幹研多用於精研。

半（bàn）幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可（kě）獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加（jiā）工麵與其他表麵之間的位置精（jīng）度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合（hé）金、硬質（zhì）合金、陶瓷、玻（bō）璃及某些塑料（liào）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，並可用於（yú）大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的（de）實質是用遊離的磨粒通過研具（jù）對（duì）工件（jiàn）表麵（miàn）進行包括（kuò）物理（lǐ）和化學（xué）綜合作用的微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲（huò）得0.001mm以內的尺寸誤差（chà），表麵粗（cū）糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位（wèi）置精度也可進（jìn）一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用（yòng）於機械加工中，並且獲得了最佳的（de）工藝效果（guǒ）,但（dàn）人們對研（yán）磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研（yán）磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精（jīng）度的獲（huò）得是由（yóu）很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠（kào）磨粒（lì）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、互相抵消的加（jiā）工麵。它與磨（mó）削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡（jìn）相同（tóng）而已。這種觀（guān）點（diǎn）在（zài）實際過程中可以（yǐ）解（jiě）釋許多現象，也能指導工（gōng）作。例（lì）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（yī）序（xù）高。但這種觀點解釋（shì）不（bú）了用軟磨料加（jiā）工硬材（cái）料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這（zhè）種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨（mó）時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動（dòng）中，粗糙（cāo）高凸的部位在摩擦、擠（jǐ）壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形（xíng）成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料（liào）(如鉛、錫等)時（shí），產生塑性變形是有可能的;而用軟（ruǎn）基體拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃（lí）)時，則很難解釋（shì）為塑性變形。實際上，工件在研磨前（qián）後有質量變化，這說明不是（shì）簡單的壓平過（guò）程。

化學（xué）作（zuò）用說

這種觀點認為:被研（yán）磨表麵出現了化學變化過程。工件（jiàn）表麵活性物質在化學作用下（xià），很快就形成了一層（céng）化合物薄膜;這（zhè）層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵（miàn）高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除（chú）掉又（yòu）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（mó）的表層約有（yǒu）微米程度（dù）的破壞層。這（zhè）說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成（chéng）過程，並且對（duì）表麵層有切削作用（yòng），而化學（xué）作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也（yě）不（bú）全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由（yóu）一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對（duì）工件表（biǎo）麵的切削、活性（xìng）物質的化（huà）學（xué）作（zuò）用及工件表麵擠壓變形（xíng）等綜（zōng）合作用的（de）結果。某一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、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學的作（zuò）用，降（jiàng）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）和磨料顆粒等對工件表麵進行的（de）修飾（shì）加工。

2.1拋（pāo）光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表（biǎo）麵發（fā）生塑性（xìng）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（máo）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方法。超精（jīng）研拋是（shì）采（cǎi）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（biǎo）麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最（zuì）好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋（pāo）光是材料在化學介質中讓（ràng）表麵微觀凸出的（de）部分較凹部分優先溶解，從而（ér）得到平（píng）滑麵。該方法可以（yǐ）拋光（guāng）形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解（jiě）拋光

電解拋光基本（běn）原理（lǐ）與化（huà）學（xué）拋光相同，即靠選擇性溶解（jiě）材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響（xiǎng），效（xiào）果較好（hǎo）。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷（duàn）麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋（pāo）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（yī）起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表（biǎo）麵達到拋光的（de）目的。流體動力研磨（mó）是由液壓驅動，介質（zhì）主要采用在較（jiào）低壓力下（xià）流過性好的（de）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

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場（chǎng）作用下形成磨料刷，對工件（jiàn）磨削（xuē）加工。這種方法加工效率高，質量好（hǎo），加工（gōng）條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表（biǎo）麵粗糙度（dù）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流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈（mò）衝的腐（fǔ）蝕同時作（zuò）用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機（jī）進行（háng）拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為（wéi）潤（rùn）滑劑或冷卻（què）劑。使用順序為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（yòng）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果。

精拋

精拋主要使用（yòng）鑽石研磨膏。若用拋光布輪（lún）混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常（cháng）的研磨（mó）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（pāo）光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號（hào）砂紙留下的發狀磨（mó）痕。

4、珩磨

在對零件加工的（de）過程中，會使用到多種工藝，其（qí）中珩磨加工是對孔進行（háng）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（gěi）壓力（lì）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（héng）磨是利用（yòng）安裝於珩磨頭圓周上的一條或多（duō）條油石，由漲（zhǎng）開機構將油（yóu）石沿徑向漲開，使其（qí）壓向工件孔壁，以（yǐ）便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者（zhě）珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而（ér）實現珩磨。

珩磨的切削（xuē）有三種模式：定（dìng）壓（yā）進給珩磨、定量進給珩磨、定壓（yā）-定量進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通（tōng）孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：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（yuán）柱形孔：通孔、軸（zhóu）向和徑向有間斷的孔（kǒng）

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加工餘量而極（jí）大地改善孔和外圓的尺寸精度（dù）、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓（yā）進給（gěi）珩磨

定壓進給中，進給機構（gòu）以恒（héng）定的（de）壓力壓（yā）向孔壁（bì），分三個階段（duàn）。

第一個階段是脫落切（qiē）削階段，這種定壓珩磨（mó），開始時由於（yú）孔壁粗糙，油石（shí）與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔（kǒng）壁的凸出部分很快（kuài）被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑（xiè）對油石粘（zhān）結劑的磨（mó）耗，使磨粒與粘結劑的結合強（qiáng）度下降，因而有的磨粒在切削壓力的（de）作用下（xià）自（zì）行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自（zì）銳（ruì）。

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（lái）越大，單位麵積的接觸壓力下降，切（qiē）削效率降低。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。

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

第三階段為堵塞切（qiē）削階段，繼續珩磨時油石（shí）和孔表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的（de）切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造（zào）成油（yóu）石堵塞，變得很光滑。因此油石（shí）切（qiē）削能力極（jí）低（dī），相當（dāng）於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴（yán）重（chóng）而產生粘結性堵塞（sāi）時，油石完全失去切削能力並嚴（yán）重發熱，孔的（de）精（jīng）度（dù）和表麵粗糙度均會受到影響。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進給（gěi）珩磨

定量（liàng）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。因此珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和（hé）破（pò）碎切削，不（bú）可能產生堵塞切削現（xiàn）象。

因（yīn）為當（dāng）油石產生堵塞切（qiē）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（zuò）用增強。

用此種方法（fǎ）珩磨時（shí），為了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進給（gěi）珩磨（mó）一定時間（jiān）。

定壓－－定量進給珩磨

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