磨削之研磨拋光、磨粒流與（yǔ）珩磨的區別

1、磨粒流（liú）工藝

磨料流加工（gōng）(AFM)工藝是理想的拋（pāo）光和去（qù）毛刺方法，特別是對於複雜的內部形（xíng）狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械（xiè）加工的光（guāng）整加工方法。利用具有一定黏性（xìng）的流動磨料介質，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（qù）除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果（guǒ），重要的是可以降（jiàng）低待加工表麵（miàn）的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性（xìng）極強的磨（mó）料（liào），這種加工技術（shù）幾乎可以對任意形狀的表麵進行光（guāng）整加工，尤其是針（zhēn）對難以加工的複雜內腔表麵，能取（qǔ）得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天（tiān）、汽車和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流，簡單來說，就是一種通過半流體（tǐ）介質進行拋光去毛刺（cì）的工藝，主要麵向內（nèi）孔、以及（jí）不規則（zé）形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心（xīn）要（yào）素，即軟磨料、夾（jiá）具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨（mó）料是（shì）由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及（jí）半流體的粘稠度、遇熱後是否會（huì）黏貼工件，是影響（xiǎng）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（děng），根據各自的硬度，對應不同（tóng）材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選（xuǎn）用碳化矽磨料即可。而硬（yìng）度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白（bái）剛玉或金剛石（shí）更為合適（shì）。

工裝夾具

選（xuǎn）用夾具的原因是，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工件，一（yī）次性加工（gōng）。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（jiān）。

工裝夾具設（shè）計的（de）關鍵在於，在提升效率的（de）前提下，如何保持（chí）工件均勻受力，而不（bú）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（xīn），PLC係（xì）統設計地簡潔（jié）、規範，既可以讓操（cāo）作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減（jiǎn）少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一（yī）)可加工內腔複（fù）雜的零件（jiàn）

(二)均勻性（xìng）和重複性（xìng）好

(三)可實現自動化生產

(四)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（yán）磨工具(以下簡稱（chēng）研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並（bìng）添加潤滑劑,在（zài）一定的壓力作用下，使工件和研具（jù）接觸並做相對運動，通過磨料作用（yòng），從工件表麵切去（qù）一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾（jǐ）何形狀和很高的（de）表麵粗糙度，這種對（duì）工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑（jì）塗敷（fū）或連續加（jiā）注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間（jiān）不（bú）斷地（dì）滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹（gàn）研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需在研具（jù）表麵塗以少量的潤滑劑（jì）。幹研（yán）多用於精（jīng）研。

半幹研所用研磨劑為（wéi）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（zhì）量可靠。可獲得（dé）很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵與（yǔ）其他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼（gāng）、鑄鐵、銅（tóng）鋁及其合金、硬質（zhì）合金、陶瓷、玻璃及某些（xiē）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，並可用於大批大（dà）量生產（chǎn）中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用遊離的磨粒（lì）通過研具對工件表麵進行包括（kuò）物理和化學（xué）綜合作用的微量切前，其（qí）速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得（dé）0.001mm以內的尺寸誤差，表（biǎo）麵（miàn）粗糙（cāo）度（dù）一般能（néng）達到R.=0.4~0.1μm,最小（xiǎo）可達Ra=0.012μm,表麵幾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（duì）研磨過程的機理（lǐ）有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削（xuē）一樣，是一（yī）種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷（duàn）切（qiē）削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓（yā）作用（yòng）,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒（lì）較細，切削運動不盡（jìn）相同而已。這種觀點在（zài）實際過（guò）程（chéng）中可以解釋（shì）許多（duō）現（xiàn）象，也能（néng）指導（dǎo）工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度（dù）一序比一（yī）序細，而獲得的精度（dù）則一序（xù）比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨（mó）料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說（shuō）

這種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中（zhōng），粗糙高凸的部位（wèi）在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充（chōng）了低四處，而（ér）後（hòu）形成極低的表麵粗糖度。住然而在（zài）研磨極軟材（cái）料(如鉛、錫（xī）等)時，產生塑性變形是有（yǒu）可能的;而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（shí）際上（shàng），工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種（zhǒng）觀點認為:被（bèi）研磨表麵出現了（le）化學變化過程。工件表麵活（huó）性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作（zuò）用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸（tū）部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快（kuài）形成的過程（chéng）,最後獲得較低的表（biǎo）麵粗糙度。然而，顯（xiǎn）微分析表明，經研磨的表（biǎo）層約有（yǒu）微米程度的（de）破（pò）壞層。這說明研磨不（bú）僅是（shì）磨料（liào）去除化合（hé）物薄膜（mó）的（de）不斷形成（chéng）過程，並且對表麵層有切削作用（yòng），而化學作用則加速了研磨過程。顯（xiǎn）然化學（xué）作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來（lái）解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表（biǎo）麵的切削、活性物質的化學作用及（jí）工件表麵擠（jǐ）壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於加工（gōng）性質及加工過（guò）程的（de）進展（zhǎn）階段（duàn）。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，降低工（gōng）件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的（de）加工方法（fǎ）。主要是利用拋光（guāng）工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（lèi）

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表（biǎo）麵發（fā）生塑性變形而去（qù）掉工件表麵凸出部得（dé）到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的（de）可采用超精研拋的方法。超精研（yán）拋是采用特製的磨具，在含有磨料的（de）研拋液中（zhōng），緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該（gāi）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（cū）糙度最好的。光（guāng）學鏡片模具常采（cǎi）用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在（zài）化學介質中讓表麵微觀凸（tū）出的部分較凹部分優先溶（róng）解，從而（ér）得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜（zá）的工件，可以同時（shí）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。

電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微（wēi）小凸出部分（fèn），使表麵光滑（huá）。與化學拋光相比，它（tā）可消除陰極反應的影響，效果（guǒ）較好。

超（chāo）聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷（duàn）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場中，依（yī）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（shuā）工件表麵（miàn）達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質（zhì）主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

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

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵（miàn）粗糙（cāo）度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采（cǎi）用超（chāo）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，由超聲振動和電脈衝的（de）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（jiā）工（gōng）、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑（jì）或（huò）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（zhǐ）和煤油。砂紙的號（hào）數依次（cì）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（shàng）)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致（zhì）預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精（jīng）拋

精（jīng）拋主（zhǔ）要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，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除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留下的發狀磨（mó）痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是一種（zhǒng）以（yǐ）被加工麵（miàn）為導向，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，其切削軌跡為交叉網紋的精孔（kǒng）加（jiā）工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩（héng）磨頭圓（yuán）周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石（shí）沿徑（jìng）向漲開，使（shǐ）其壓向工件孔壁，以便產生一定的接（jiē）觸麵。同時珩磨頭旋轉（zhuǎn）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，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨（mó）加工的特點（diǎn）：

加（jiā）工精度高：特別是一些中小型通（tōng）孔，圓柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵（miàn）為交叉網紋，有利於潤滑油的存（cún）儲（chǔ）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（hé）徑向有間斷的（de）孔

切削餘量少。

糾（jiū）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（hé）外圓的尺寸精度、圓度、直線度（dù）、圓柱（zhù）度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定（dìng）壓進給珩磨（mó）

定壓（yā）進給中（zhōng），進給機構以恒（héng）定的壓力壓向孔壁，分三個（gè）階段。

第一個（gè）階段是脫（tuō）落切削階段，這種定壓珩磨（mó），開始時由於孔壁粗糙，油石（shí）與孔壁接觸麵積（jī）很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很（hěn）快（kuài）被磨去。而油石表（biǎo）麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落（luò），油石（shí）麵即（jí）露出新磨粒，此即油石自銳。

第二（èr）階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表（biǎo）麵越來越光，與油石接觸（chù）麵積越來越大，單位（wèi）麵積（jī）的（de）接觸壓力下降（jiàng），切削效率降低。同時切下的切屑小而細（xì），這些切屑對粘結（jié）劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不（bú）是（shì）靠新磨粒（lì），而是由磨粒尖端切（qiē）削。因而磨（mó）粒尖端負荷很（hěn）大，磨（mó）粒易破（pò）裂、崩（bēng）碎而形成新的切削刃。

第三階段為（wéi）堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和（hé）孔表麵的接觸麵積（jī）越來（lái）越大，極細的切屑堆積於（yú）油石與孔壁（bì）之間不易排（pái）除，造成油石堵塞（sāi），變得（dé）很光滑。因此（cǐ）油石切削能力極低，相當於拋光。若（ruò）繼續（xù）珩磨，油（yóu）石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完（wán）全失去切削能（néng）力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙（cāo）度均會受到影響。此時應盡快結（jié）束珩磨。

定量進（jìn）給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存（cún）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（cǐ）時珩磨壓力增（zēng）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（gāo）孔（kǒng）精度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩（héng）磨一定時間。

定（dìng）壓－－定（dìng）量進給珩（héng）磨

開始時以（yǐ）定壓進給珩磨，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（jìn）給珩磨，提（tí）高孔的精度和表麵粗糙度。