磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源（yuán）於20世紀60年代，是一種區別（bié）於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介（jiè）質，在一定壓力作用下（xià），通過引導（dǎo）流過工件（jiàn）的（de）待加工表（biǎo）麵，磨（mó）料對材料形成擠壓並進行微量（liàng）去除，可以達到去（qù）除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓（yuán）等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得（dé）益於塑性極（jí）強（qiáng）的磨料（liào），這種（zhǒng）加工技術幾乎可（kě）以對任意形狀的表麵（miàn）進行光整加工，尤其是針（zhēn）對難以加工的（de）複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具（jù）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（yì）係統

磨粒（lì）流，簡單來說，就是一種通過半（bàn）流體介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以（yǐ）及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三（sān）個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的（de）硬質顆粒，混合相關液體，調（diào）製而成的半流體（tǐ）狀（zhuàng）態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度（dù）、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽（guī）、白剛玉、金剛石等，根據（jù）各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅（tóng）製品工（gōng）件，選用碳化矽磨料（liào）即可。而硬度較（jiào）高的（de）鎢鋼、合金鋼，選用白（bái）剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾（jiá）具

選用（yòng）夾具的原因是，為了提高工（gōng）件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以（yǐ）同時夾持多個工件，一次性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退模換工（gōng）件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

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

PLC係統（tǒng）

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

1.2磨粒流特點

(一（yī）)可加工內腔複（fù）雜的零件

(二)均勻（yún）性和（hé）重（chóng）複性好（hǎo）

(三)可實現自動（dòng）化生產

(四)生產效率高

(五)可（kě）控性及可預測性好

(六)加（jiā）工（gōng）表麵質（zhì）好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下（xià）簡稱研具（jù）)表麵嵌人（rén）磨料或敷塗（tú）磨料並添（tiān）加潤滑劑（jì）,在一定的壓力作用下，使工件和研（yán）具接觸並做（zuò）相對運動，通過磨料（liào）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法（fǎ），叫做研磨（mó）。

1.1研磨（mó）的（de）種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注（zhù）於研（yán）具表（biǎo）麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑動與滾（gǔn）動（dòng），從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

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

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏（gāo），粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨（mó）的特（tè）點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加（jiā）工質量可靠（kào）。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高（gāo）加工麵與（yǔ）其他表麵之間的（de）位置精度。

可加工（gōng）各種鋼、淬（cuì）硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻（bō）璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產（chǎn）中加工各種高精度型麵，並可用於大批大量（liàng）生產中。

1.3研磨機理

研磨的實（shí）質是用遊離的磨粒通過研具（jù）對（duì）工（gōng）件表麵進行包括物理和化學綜合（hé）作用的微量切前，其速度很低，壓力（lì）很小，經（jīng）過研磨的工件可獲得（dé）0.001mm以內的尺寸誤差，表麵（miàn）粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也可（kě）進一步提高。 

盡管研磨（mó）已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工（gōng）藝效果,但人們（men）對研磨（mó）過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的（de）獲得是由很多（duō）微（wēi）小的硬磨粒對工件表麵不斷（duàn）切削，靠磨（mó）粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成（chéng）無數條切痕重疊（dié）、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過（guò）程中可（kě）以解（jiě）釋許多現象，也能指（zhǐ）導工作（zuò）。例如，研磨過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硬材料，用大顆粒磨粒卻（què）能加工出低粗糙（cāo）度（dù）表（biǎo）麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認（rèn）為在研磨時，表（biǎo）麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部位在（zài）摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而（ér）後（hòu）形成極低的表麵粗糖度。住然而在（zài）研磨極軟材料(如鉛、錫（xī）等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學（xué）玻（bō）璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變形。實際上，工件在研磨前後有質量（liàng）變（biàn）化，這（zhè）說明不是簡單的壓平過程。

化學作（zuò）用說

這（zhè）種觀點認為:被研磨表麵出現了（le）化學變化過程。工件表麵活性（xìng）物質在化學作用（yòng）下，很快就形成了一層化合物（wù）薄膜;這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高（gāo）凸部位形成（chéng）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）低的表麵粗糙度。然而，顯微分（fèn）析表明，經（jīng）研（yán）磨的表層約（yuē）有微米程度的破壞層。這（zhè）說明（míng）研磨不（bú）僅是（shì）磨料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（zuò）用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說（shuō）也不全麵。

綜上所述，研磨過程（chéng）不可能由一種觀（guān）點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的（de）切削、活性物質（zhì）的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決（jué）於加工性質及加工過程的進展（zhǎn）階段。

2、拋光

拋光是（shì）指利用機械（xiè）、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得（dé）光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光（guāng）工具和磨料顆粒等對工（gōng）件表麵進（jìn）行的修飾加工。

2.1拋（pāo）光的（de）分（fèn）類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑（sù）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、羊毛輪（lún）、砂紙等，以手工操作（zuò）為（wéi）主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研（yán）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，作高速旋轉（zhuǎn）運動。利（lì）用該技術（shù）可達到Ra0.008 μm的表麵粗（cū）糙度，是各種拋光（guāng）方法中（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這（zhè）種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介（jiè）質中讓（ràng）表麵微觀凸出的部（bù）分較凹部（bù）分優先（xiān）溶解，從而得到平滑麵。該方（fāng）法可以拋（pāo）光形狀複雜的工件（jiàn），可以同（tóng）時拋光很多工件（jiàn），效率高。化（huà）學拋光（guāng）得到的表麵粗糙（cāo）度（dù）一般為Ra10 μm。

電解拋光

電（diàn）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小（xiǎo）凸出部分，使表麵光（guāng）滑。與化學拋（pāo）光相比，它可消（xiāo）除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用（yòng）工具斷（duàn）麵作超聲波（bō）振動，通過磨（mó）料懸浮液（yè）拋光脆硬（yìng）材料的一（yī）種加工方法。將工件放入磨料懸浮（fú）液中並一起置於超聲波場中（zhōng），依靠超（chāo）聲波的振蕩作用（yòng），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（jí）其攜帶的磨粒衝刷工件表麵（miàn）達到拋光的目的（de）。流體動力研（yán）磨是由液（yè）壓驅動，介質主要采用在較（jiào）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（mò）。

磁研磨拋光

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

電火（huǒ）花（huā）超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為（wéi）1.6 μm以上工件的拋光（guāng）速度（dù），采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的（de）脈衝（chōng）電源進（jìn）行複合拋光，由（yóu）超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅（xùn）速（sù）降低其表麵粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工（gōng）藝（yì）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）拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條（tiáo）狀油石加煤（méi）油作為潤滑劑或冷卻劑（jì）。使用順序（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主（zhǔ）要使用（yòng）砂（shā）紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實（shí）際上#1 500砂紙隻用適（shì）於淬硬（yìng）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硬鋼（gāng）件表（biǎo）麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽（zuàn）石（shí）研磨膏。若用拋（pāo）光布輪混合鑽（zuàn）石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的（de）研磨順序（xù）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（qù）除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩（héng）磨工藝是（shì）一種以被加工麵為導向，在一定（dìng）進給壓力下，通過工具和零件的相對（duì）運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓（yuán）周上的一（yī）條（tiáo）或多條油石，由（yóu）漲開機構將油石沿徑（jìng）向漲開，使其壓（yā）向（xiàng）工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零（líng）件不動；或者珩（héng）磨頭隻做旋轉運動，工件往（wǎng）複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是（shì）一些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到0.001mm

表（biǎo）麵質（zhì）量好：表麵為交（jiāo）叉網（wǎng）紋，有利（lì）於潤滑油的存儲及油膜的保（bǎo）持。

加工範（fàn）圍（wéi）廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切（qiē）削餘量少。

糾（jiū）孔能（néng）力強：采（cǎi）用珩磨加工工藝可以通過去除（chú）最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓（yuán）柱（zhù）度和表（biǎo）麵粗糙度（dù）。

3.3珩磨的切削過程

定壓（yā）進給珩磨

定壓進給中，進給機構以（yǐ）恒定的壓力壓向孔壁（bì），分三個階（jiē）段。

第（dì）一個階段是脫落切削階（jiē）段，這種定壓珩磨，開（kāi）始時由於孔壁粗糙，油石與（yǔ）孔壁接觸麵積（jī）很（hěn）小，接觸壓（yā）力大，孔壁的（de）凸（tū）出部分很快被磨去。而油石表（biǎo）麵因接觸壓力大，加上切（qiē）屑對（duì）油石粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒與（yǔ）粘結劑（jì）的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫（tuō）落，油（yóu）石麵即露出新磨（mó）粒，此即（jí）油石自銳。

第（dì）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越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的（de）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，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨（mó）粒尖端負（fù）荷很（hěn）大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削（xuē）階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易（yì）排除（chú），造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石（shí）堵塞嚴重而產生（shēng）粘結（jié）性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵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（jìn）給珩磨（mó）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（guò）程隻存（cún）在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現（xiàn）象。

因為當油石產生堵（dǔ）塞切削（xuē）力下降時，進給量大於實際磨削量，此（cǐ）時珩磨壓力（lì）增高，從而使磨粒（lì）脫落、破碎，切削作用增強。

用此種方法（fǎ）珩磨（mó）時，為了提（tí）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

開（kāi）始時以定（dìng）壓進給珩（héng）磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉（zhuǎn）換為定量進給（gěi）珩（héng）磨，以（yǐ）提高效率。最後可用不（bú）進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。