磨削之（zhī）研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

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方法，特別是對於複（fù）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（nián）代，是（shì）一種區別於傳統機械加工的光整（zhěng）加工方法。利用具有一定黏性的流（liú）動磨料介質，在一定壓力作用（yòng）下，通（tōng）過引導流過工件（jiàn）的待加工表（biǎo）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、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低（dī）待加工表麵的粗糙度（dù）值，實現（xiàn）光整加工目的。得（dé）益於塑性極（jí）強的磨料，這種（zhǒng）加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工的（de）複雜內腔表麵，能取得較好的光整（zhěng）加工效果，近年來這種技術在（zài）航空、航天（tiān）、汽車和模具等行業得到了廣泛（fàn）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（shì）一種通過半（bàn）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（xíng）狀的中小型（xíng）工件。磨（mó）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

　　軟磨料是由非常（cháng）細小的硬（yìng）質顆粒，混合相關液（yè）體，調製而成的半流體狀態的（de）介質，磨料顆粒的（de）大小、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（cì）質量的關鍵。磨料通常（cháng）選材有碳化矽、白剛（gāng）玉（yù）、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同（tóng）材質的（de）工件。例如鋁（lǚ）製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較（jiào）高的（de）鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工（gōng）裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一（yī）來（lái），一款夾具上可以（yǐ）同時夾持多個（gè）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，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵（jiàn）在於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻（yún）受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

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

1.2磨粒流（liú）特點

(一)可加工內（nèi）腔複雜（zá）的零件

(二)均勻性和重複性好（hǎo）

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預（yù）測性（xìng）好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以（yǐ）下（xià）簡稱（chēng）研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤（rùn）滑劑,在一定的壓力（lì）作用下，使工件和研具接觸並（bìng）做相對（duì）運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具（jù）有精確的尺寸、準確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（fāng）法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料（liào）(W14～W5)在被加工的產品（pǐn）與研具間不斷地滑動與滾動，從而（ér）實現對工件的切削（xuē）。濕研（yán）應用較多（duō）。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌（qiàn）在研具（jù）表層（céng）上，研磨時需在（zài）研具表麵塗以少量的潤滑劑。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（kào）。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能（néng）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

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行（háng）包括物理和化學綜合作用（yòng）的微量切前（qián），其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表（biǎo）麵粗糙度一般（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最（zuì）小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些（xiē）位置精度（dù）也可進一步提高。 

盡管研磨已廣泛（fàn）應用於（yú）機械加工（gōng）中（zhōng），並且獲得（dé）了最佳的工藝效果,但人（rén）們對研磨過程的機理（lǐ）有多種觀點。

純切削說

這種（zhǒng）觀點認（rèn）為:研磨和磨削一樣，是一（yī）種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小（xiǎo）的硬（yìng）磨粒對（duì）工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝（chōng）擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相（xiàng）交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在（zài）實際過程中（zhōng）可以解釋許（xǔ）多現象（xiàng），也能指導（dǎo）工作。例如，研磨過程（chéng）中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精（jīng）度（dù）則一序比一序高。但這種觀點解（jiě）釋不了用軟磨料加工硬（yìng）材（cái）料，用大顆粒磨粒（lì）卻能加工出低（dī）粗糙度（dù）表麵的實例，顯然這種觀（guān）點不全麵。

塑性變形說

這種觀（guān）點認為在研磨時，表麵發生了級（jí）性變形。即在工件與研具表麵接觸運動（dòng）中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓（yā）作用下（xià）被“壓平”，填充了低四（sì）處，而後形成極（jí）低的表麵粗糖度。住然而在研磨（mó）極軟（ruǎn）材料(如鉛、錫（xī）等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的（de）;而用軟基體（tǐ）拋光硬材料(如光學（xué）玻璃)時，則很難解釋為（wéi）塑性（xìng）變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平（píng）過程。

化學作（zuò）用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現（xiàn）了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化（huà）合物薄膜;這層薄（báo）膜具有化學保護作用，但（dàn）能（néng）被軟質磨料除掉。研（yán）磨過程就是工件表麵高凸部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糙度。然而，顯微分析（xī）表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料（liào）去除化合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對表麵層有切削作用（yòng），而化學作用則加（jiā）速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研（yán）磨過程不可能由一（yī）種觀點來解釋。事實上，研磨（mó）是磨粒對工（gōng）件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用（yòng）的結果。某一作用（yòng）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（pāo）光是指利用機械、化學或電（diàn）化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵（miàn）的加工（gōng）方法。主要（yào）是利用拋光工具和磨料顆（kē）粒等對工件表麵進行的修飾加（jiā）工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機（jī）械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉（diào）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（qiú）高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製（zhì）的磨具，在含有磨料的研拋液（yè）中，緊壓在工件被加工表（biǎo）麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的（de）表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具（jù）常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵（miàn）微觀凸出（chū）的部分較凹部分優先（xiān）溶解，從而得到平滑麵。該方法可以（yǐ）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（guāng）得到的（de）表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化（huà）學拋光相同，即靠選（xuǎn）擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學（xué）拋光相比，它可（kě）消除陰極（jí）反應的影（yǐng）響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具（jù）斷麵作超聲波振動，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置於超聲波（bō）場中，依（yī）靠超聲波的振（zhèn）蕩作用，使磨料在工件表麵磨（mó）削拋光（guāng）。

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麵達到拋光的目的。流體（tǐ）動力研磨是（shì）由液壓驅（qū）動，介質主要采用在較低壓力下流（liú）過（guò）性好的特殊化合物(聚（jù）合物狀物質)並摻入磨料（liào）製成，磨料（liào）可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場（chǎng）作用下（xià）形成磨（mó）料刷，對工件磨削加工。這種（zhǒng）方法加工效率高，質量好（hǎo），加工條（tiáo）件容易控（kòng）製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高（gāo）表（biǎo）麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光（guāng）速度，采用超聲波與專用的高頻（pín）窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行（háng）複合拋光，由超（chāo）聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用（yòng）於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工藝（yì）過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可（kě）以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨（mó），條（tiáo）狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑（jì）。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要（yào）使用砂紙和煤油。砂紙的號數依（yī）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（jù）鋼(52 HRC以上)，而不適用於（yú）預硬鋼，因為這樣（yàng）可能會導致（zhì）預硬鋼件表麵（miàn）損（sǔn）傷，無（wú）法達到（dào）預期拋光效果（guǒ）。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏（gāo）。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉（fěn）或（huò）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（yán）磨膏和拋光布輪可用來（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（de）過（guò）程中，會（huì）使用到多種工藝，其中珩磨加（jiā）工（gōng）是對（duì）孔進（jìn）行精整加工的（de）一種加工（gōng）方（fāng）式。

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓（yā）力下，通過工具和零件的相對運動去（qù）除加工餘量，其（qí）切削軌（guǐ）跡為交叉網紋的精孔（kǒng）加工工藝。

3.1珩磨（mó）原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的一條或（huò）多條油石，由漲開機構將油石沿（yán）徑（jìng）向漲開，使其壓向工件孔壁（bì），以便產生一定的接（jiē）觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運（yùn）動（dòng）。零件（jiàn）不動；或（huò）者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往（wǎng）複運（yùn）動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有三種（zhǒng）模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量（liàng）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（de）保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱（zhù）形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量（liàng）少。

糾孔（kǒng）能力強：采用珩磨加（jiā）工工藝可以通（tōng）過去除最少加工餘量而極大地改善孔（kǒng）和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度（dù）和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩（héng）磨

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

第一個階段是脫落（luò）切削階段（duàn），這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石（shí）與（yǔ）孔壁接觸（chù）麵（miàn）積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而（ér）油石（shí）表麵因接觸壓力大，加（jiā）上切屑對油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削（xuē）壓力（lì）的作用下自行脫落，油石麵即露（lù）出新磨粒，此（cǐ）即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔（kǒng）表麵越來（lái）越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積（jī）的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒（lì）脫落很（hěn）少，此時磨（mó）削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖（jiān）端切削。因而磨粒尖端負荷很（hěn）大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的（de）切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越（yuè）來（lái）越大，極細的切（qiē）屑堆積於油石與孔壁之間不易排（pái）除，造成油石堵塞，變（biàn）得很（hěn）光滑。因（yīn）此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重（chóng）而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並（bìng）嚴重發熱，孔的精度和表麵（miàn）粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩（héng）磨時，進給機構以恒（héng）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削（xuē）和破碎切削，不可能產生堵塞（sāi）切削（xuē）現象。

因為當油石產生堵（dǔ）塞切削力（lì）下降時，進給量大於（yú）實際（jì）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（yòng）增強。

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

定壓－－定量進給珩（héng）磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞（sāi）切削（xuē）階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗（cū）糙度（dù）。