磨削之研磨拋光、磨（mó）粒（lì）流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料（liào）流（liú）加工(AFM)工藝是理想的拋光和（hé）去毛刺方法，特別是對於複雜的內部（bù）形（xíng）狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加（jiā）工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於（yú）20世紀60年代，是（shì）一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定（dìng）黏性的流（liú）動磨料介（jiè）質（zhì），在一定壓力作用下，通過引導流（liú）過工件的待加工表麵，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、孔（kǒng）口倒圓等（děng）加工效果，重要的是可以降低待（dài）加工表麵（miàn）的粗糙度值，實現光整加（jiā）工目的。得益於塑性（xìng）極（jí）強的磨（mó）料，這種加工技術幾乎可以對任（rèn）意形狀的表麵進（jìn）行光整加工，尤其是針對難以加工（gōng）的複雜內腔（qiāng）表麵，能取得較好的（de）光整加工效果，近年來這種技術在航（háng）空（kōng）、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝（yì）係（xì）統

磨粒流，簡單來說，就（jiù）是一種通過半流（liú）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、硬度，以及（jí）半（bàn）流體的粘（zhān）稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去（qù）毛刺質量的關鍵。磨料通常選材（cái）有碳化矽、白剛（gāng）玉、金剛石等，根據各（gè）自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件（jiàn），選用碳化矽磨料即（jí）可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用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（le）提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一（yī）款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性（xìng）加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每（měi）次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設（shè）計的關鍵在於，在（zài）提升效率的前提下，如何（hé）保持工件均勻受力，而不致（zhì）於使工件壓傷。

PLC係統

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

1.2磨粒流特點

(一)可加（jiā）工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率（lǜ）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(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨（mó）料並添加潤滑劑,在一定（dìng）的壓力作用下（xià），使工件和研具接觸並（bìng）做相對運動，通過磨料作（zuò）用，從工件表麵切（qiē）去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形（xíng）狀和（hé）很高（gāo）的表麵（miàn）粗糙度，這種對工（gōng）件表麵進行最終精密（mì）加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕（shī）研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於（yú）研（yán）具（jù）表麵，使磨料(W14～W5)在被（bèi）加工的產（chǎn）品與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾（gǔn）動，從而實現對工件的切削。濕（shī）研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地（dì）壓嵌在（zài）研具（jù）表層（céng）上，研（yán）磨時需在研（yán）具表（biǎo）麵塗以少量的（de）潤（rùn）滑劑。幹研多用於精研。

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

1.2研磨（mó）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（kě）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（zhī）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（bō）璃及（jí）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（gāo）精度型麵，並可用於大批大量（liàng）生產中（zhōng）。

1.3研磨機理

研磨（mó）的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理和化學（xué）綜合作（zuò）用的微（wēi）量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的（de）工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表（biǎo）麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾（jǐ）何形（xíng）狀精度和一些位置精度（dù）也可進（jìn）一（yī）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（jiā）的工藝（yì）效果,但（dàn）人們對研磨過程（chéng）的機理有多種觀點。

純切削說

這種（zhǒng）觀（guān）點認為:研（yán）磨和磨削一樣，是一種（zhǒng）純切削（xuē）過程。最終（zhōng）精度的獲得是由很多微小的硬磨（mó）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（qiē）痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差（chà）別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這（zhè）種觀（guān）點在實際過程中可以解釋許多（duō）現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中使用的磨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（dà）顆（kē）粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯（xiǎn）然這種觀點（diǎn）不全麵（miàn）。

塑性變形說

這種觀點認（rèn）為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表（biǎo）麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部位在摩擦（cā）、擠壓（yā）作（zuò）用下（xià）被（bèi）“壓（yā）平”，填充了低四處，而後形成極低的表（biǎo）麵粗糖度（dù）。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑（sù）性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻（bō）璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變形。實際上，工件在研磨前（qián）後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀（guān）點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很（hěn）快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化（huà）學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷（duàn）被除（chú）掉又很快形成的過程,最後獲（huò）得較低的表麵粗糙度（dù）。然而，顯（xiǎn）微分析（xī）表（biǎo）明，經研磨的（de）表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形（xíng）成（chéng）過程，並且對（duì）表麵層有切削作（zuò）用，而化學作用則加速了研磨（mó）過程。顯然化學作（zuò）用說也不全麵。

綜上（shàng）所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化（huà）學作用（yòng）及工件表麵擠壓變形等綜合作（zuò）用的結果。某（mǒu）一作用的主次程度取（qǔ）決於（yú）加工（gōng）性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利（lì）用機械、化學（xué）或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮（liàng）、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具（jù）和磨料顆粒等對工件表麵進行的修飾加（jiā）工（gōng）。

2.1拋光的分（fèn）類

機（jī）械拋光

機械拋（pāo）光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而（ér）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（tiáo）、羊（yáng）毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量（liàng）要求高（gāo）的可采用（yòng）超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的（de）磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工（gōng）件被加工表（biǎo）麵上，作高速旋轉運動。利用該技（jì）術可達（dá）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。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解（jiě），從而（ér）得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可（kě）以同（tóng）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（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本（běn）原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分（fèn），使（shǐ）表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極反（fǎn）應（yīng）的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷麵作超（chāo）聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的（de）一種加工方法（fǎ）。將工（gōng）件放入（rù）磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超（chāo）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（pāo）光是依靠流動的（de）液體及其攜（xié）帶的磨粒衝（chōng）刷工件表麵達到拋（pāo）光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用（yòng）在較低壓力下流過（guò）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（kě）采用碳（tàn）化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場（chǎng）作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這（zhè）種方法加（jiā）工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋（pāo）光速度，采用超聲波與專用（yòng）的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行（háng）複合拋光，由超聲（shēng）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（cū）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（biǎo）麵（miàn）拋光機進行（háng）拋光。然後是手工油石研磨，條狀（zhuàng）油石加煤油（yóu）作為潤滑劑或冷卻劑。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（zhǐ）的號（hào）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)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預（yù）硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋（pāo）光效果。

精（jīng）拋

精拋主（zhǔ）要使用鑽石研磨膏。若（ruò）用拋光布輪混合（hé）鑽石研磨粉（fěn）或研磨膏進行研磨，則通常的研磨（mó）順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石（shí）研磨膏和拋光布輪可用（yòng）來（lái）去除1 200#和（hé）1 50 0#號砂紙留下的發狀磨（mó）痕。

4、珩磨

在對零件加工的過（guò）程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精（jīng）整加工的一種加工方式。

珩（héng）磨（mó）工藝是一種以被加工麵為（wéi）導向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工餘量，其（qí）切削軌跡為交（jiāo）叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利（lì）用安裝於珩磨頭圓周上（shàng）的一條或多條油石，由漲開機構（gòu）將油石沿徑向漲開，使其壓向工（gōng）件孔壁，以便產（chǎn）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（tóu）隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度（dù）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保持（chí）。

加工範圍廣：主要（yào）加工各種圓柱形（xíng）孔：通孔、軸向和徑向有（yǒu）間斷的孔

切削餘（yú）量少。

糾孔能力強（qiáng）：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少（shǎo）加（jiā）工餘量而極大地改善孔和外圓的（de）尺寸精度（dù）、圓度、直線度、圓（yuán）柱度（dù）和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨（mó）

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

第一個階（jiē）段（duàn）是脫落切（qiē）削階段，這種定壓珩磨，開始（shǐ）時由於孔壁粗糙（cāo），油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而（ér）油石表（biǎo）麵因接（jiē）觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑（jì）的（de）磨耗，使（shǐ）磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒（lì）在切削壓力（lì）的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨（mó）粒（lì），此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階（jiē）段，隨著珩磨的進行，孔表麵（miàn）越來越光，與油石（shí）接觸麵（miàn）積越來越大，單位麵積的接觸壓力下（xià）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（yóu）石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠（kào）新磨（mó）粒，而是由磨粒尖（jiān）端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易（yì）破裂、崩（bēng）碎（suì）而形成新的（de）切削刃。

第三階（jiē）段（duàn）為堵塞切削階段，繼續珩磨時油（yóu）石和（hé）孔表麵的接觸麵積越來（lái）越大，極（jí）細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排（pái）除，造成油石堵塞，變得（dé）很光（guāng）滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油（yóu）石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石（shí）完全失去（qù）切削能力並（bìng）嚴重發熱，孔的（de）精度和表麵（miàn）粗糙度均會受到影響（xiǎng）。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量（liàng）進給珩磨時，進給機構（gòu）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削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石（shí）產生堵塞切削力下降時，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，切削作用增強。

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

定壓－－定量進給（gěi）珩磨

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