磨削之研磨拋光（guāng）、磨粒（lì）流與珩磨的區別

1、磨粒流工（gōng）藝

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

磨粒流加工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術（shù），起源於20世紀60年代，是一種區別於（yú）傳統機械加工的光整加工方法。利用具有（yǒu）一定黏（nián）性的流動（dòng）磨料介質，在一定壓力作用下，通過（guò）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、孔口倒圓等加工（gōng）效果，重要的是可以降低待加（jiā）工（gōng）表麵的粗糙度值，實現光整加工目的（de）。得益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意（yì）形狀的表麵進行光整加工，尤其（qí）是針對難以加工的複（fù）雜（zá）內腔（qiāng）表麵（miàn），能取得較好的光（guāng）整加工效果（guǒ），近（jìn）年來（lái）這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了（le）廣泛應用。

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，就是一種通過半流（liú）體介質進行拋（pāo）光（guāng）去毛刺的（de）工藝，主（zhǔ）要麵（miàn）向內孔、以及不規（guī）則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要（yào）素，即軟磨料、夾具與PLC係（xì）統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的（de）硬質顆（kē）粒，混合（hé）相關液體，調製而成的（de）半流體狀（zhuàng）態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量（liàng）的關鍵。磨（mó）料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根（gēn）據各自的（de）硬（yìng）度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化（huà）矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用（yòng）白剛玉或（huò）金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原（yuán）因是，為了提高工件（jiàn）拋光（guāng）去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多（duō）個工件，一（yī）次性（xìng）加工。二來，使用工裝夾具（jù）後，退模換工件時，不必每次校準，大大減（jiǎn）少了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前（qián）提下，如何保持工件均勻受力，而不（bú）致於（yú）使工件壓傷。

PLC係統

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

1.2磨（mó）粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複（fù）性好（hǎo）

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五（wǔ）)可控性（xìng）及可預測性好

(六)加工表麵質（zhì）好

1、研磨

研磨是將研磨（mó）工具(以（yǐ）下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑（huá）劑,在一定的壓（yā）力作用下（xià），使工件（jiàn）和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何（hé）形狀和很高（gāo）的（de）表麵（miàn）粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工（gōng）的方法（fǎ），叫做研磨（mó）。

1.1研磨的種（zhǒng）類

濕（shī）研將液狀研磨劑塗敷或連續加（jiā）注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產（chǎn）品與研（yán）具間不斷（duàn）地滑動與滾動，從而實現對工件的切（qiē）削。濕研應用較多。

幹研（yán）將磨（mó）料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研（yán）具表層上，研磨時（shí）需在（zài）研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多（duō）用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研（yán）均可（kě）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。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工（gōng）麵與其他表麵之間的（de）位置精度。

可加工各種（zhǒng）鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合（hé）金（jīn）、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料製（zhì）品等。

研磨廣泛（fàn）用（yòng）於單件小批（pī）生產中加工（gōng）各種高精度（dù）型（xíng）麵，並可用於大批大量生（shēng）產中。

1.3研磨（mó）機理

研（yán）磨的實質是用（yòng）遊（yóu）離的磨粒通過研具對工件（jiàn）表麵進行包括物理（lǐ）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（guò）研磨的（de）工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵（miàn）幾何形狀精度和一些位置精度也可進一步提高。 

盡管（guǎn）研磨（mó）已廣泛（fàn）應用於機械加工中，並且獲得了最（zuì）佳的工藝效果,但人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為（wéi）:研磨和磨削一樣（yàng），是一（yī）種純切削過程。最終精度的獲得是由很多（duō）微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，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、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（yǐ）。這（zhè）種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研（yán）磨過程中使（shǐ）用的磨料粒度一序（xù）比一序細，而獲得的精度則一序比一（yī）序高。但這種觀點解釋不了用（yòng）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

這種觀（guān）點認為在研磨時，表麵發生了級性變形（xíng）。即在（zài）工件與（yǔ）研具表麵接（jiē）觸運動中，粗糙高凸的部位在（zài）摩擦、擠壓作用（yòng）下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極（jí）低的表麵粗糖（táng）度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生（shēng）塑性變（biàn）形是有可能的;而用軟（ruǎn）基體拋光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前（qián）後有質量變化，這（zhè）說明不（bú）是簡單的（de）壓平過（guò）程。

化學作用說

這種觀點認為: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（xià），很快就形成了一層化合物薄膜;這層（céng）薄膜具有（yǒu）化學保護（hù）作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工（gōng）件表麵高凸部位形（xíng）成的化合物薄膜不斷被除掉（diào）又很快形成的過程,最後獲得較（jiào）低的表麵粗（cū）糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破（pò）壞層（céng）。這說（shuō）明研（yán）磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有（yǒu）切削作用（yòng），而化學作用則加速了研磨過程。顯然（rán）化學作用說也不全麵。

綜上（shàng）所述（shù），研（yán）磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對（duì）工件表麵的（de）切削、活性物質的化（huà）學作用及工件表麵（miàn）擠壓變形等綜合作用的結果。某一（yī）作用的主次程度取決於加（jiā）工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機（jī）械、化（huà）學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主（zhǔ）要是利（lì）用拋光工具和磨料顆粒等（děng）對工件（jiàn）表麵進行的修（xiū）飾加工。

2.1拋光的分類

機（jī）械拋光

機械（xiè）拋光是靠切削或使材料表麵（miàn）發生塑（sù）性變形而去掉工件表麵凸（tū）出部得到（dào）平滑麵（miàn）的拋光方（fāng）法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為（wéi）主，表（biǎo）麵質（zhì）量要求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高（gāo）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糙（cāo）度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學（xué）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，從而得到平（píng）滑麵。該方法可以（yǐ）拋光形狀複雜的（de）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（bān）為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋（pāo）光基本原理與化學拋光相同（tóng），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（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（yòng）工具斷麵作超聲波振動，通過（guò）磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入（rù）磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠（kào）超聲波的振（zhèn）蕩作用（yòng），使磨料在工件表麵磨（mó）削拋（pāo）光。

流體（tǐ）拋光

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝（chōng）刷工件表麵達到拋光的目的（de）。流體動力研磨是由液壓驅動，介質（zhì）主要采（cǎi）用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質（zhì）)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（shì）利用磁性磨料在磁場（chǎng）作用下形成磨料刷（shuā），對工件磨削加（jiā）工。這種方法加（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（yǐ）上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高（gāo）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（fǔ）蝕同時作用於工件表麵，迅速（sù）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（yì）後的表麵（miàn）可以（yǐ）選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行（háng）拋光。然後是手工（gōng）油（yóu）石（shí）研（yán）磨，條（tiáo）狀（zhuàng）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

半精拋主要使（shǐ）用砂紙和（hé）煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙隻（zhī）用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適（shì）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。

精拋（pāo）

精拋主要使用鑽石研磨（mó）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（shùn）序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽（zuàn）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（liú）下的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是一種以被加工麵（miàn）為（wéi）導向，在一（yī）定進（jìn）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加工工藝。

3.1珩磨（mó）原理（lǐ）

珩磨是利（lì）用（yòng）安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的一條或多（duō）條油石，由漲開機構將（jiāng）油石沿徑（jìng）向漲（zhǎng）開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨（mó）頭旋轉和往複運（yùn）動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而（ér）實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度（dù）高：特別是一些中小型（xíng）通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質（zhì）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：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少（shǎo）。

糾孔能力強：采（cǎi）用珩磨加工工（gōng）藝可以通過去除最少加工餘量而極大（dà）地改善孔和外圓的尺（chǐ）寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗（cū）糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給（gěi）珩（héng）磨

定壓進給（gěi）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（shì）脫（tuō）落切（qiē）削階段，這種定壓珩磨，開始時（shí）由於孔壁粗糙，油石與孔壁接（jiē）觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很（hěn）快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使（shǐ）磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在（zài）切削壓力（lì）的作用下自行脫落，油（yóu）石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越（yuè）來（lái）越光，與油石接觸麵（miàn）積越來越大，單位麵（miàn）積的接觸壓力（lì）下降，切削（xuē）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（yě）很小（xiǎo）。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削（xuē）不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三（sān）階（jiē）段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸（chù）麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石（shí）與孔壁之間不易排（pái）除，造成油石堵塞，變（biàn）得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵（dǔ）塞時，油石（shí）完全失去切削（xuē）能力並嚴重發熱（rè），孔的精度和表麵粗糙度均會受到（dào）影（yǐng）響。此時應盡快結束珩磨。

定（dìng）量進給珩磨

定量進給珩（héng）磨時，進給機（jī）構以恒定的速度擴張進（jìn）給（gěi），使（shǐ）磨粒強製性地切入工（gōng）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。

因為當油石產生堵塞切削力下（xià）降時，進給量大於實際磨削量，此（cǐ）時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增（zēng）強。

用此種方（fāng）法珩磨時（shí），為（wéi）了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨（mó）

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（huàn）為定量進給珩磨，以提高效（xiào）率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。