磨（mó）削之研磨拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想（xiǎng）的拋光（guāng）和去毛刺方法，特別是對於（yú）複雜的內部形狀和（hé）有挑戰（zhàn）的表麵加（jiā）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加工（gōng）的光整加工方法。利用具有一定（dìng）黏性的流動磨料介質（zhì），在一定壓力作用下，通過引導流過工（gōng）件的待（dài）加工表麵（miàn），磨料對材料形（xíng）成擠壓並進行微量去除，可以（yǐ）達（dá）到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可（kě）以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的（de）。得益於塑性極強的（de）磨料，這種加工技（jì）術幾乎可以對任意形狀的表麵（miàn）進行光整加工，尤其是針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（jìn）年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得（dé）到（dào）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，就是一種通過（guò）半流體（tǐ）介質進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不（bú）規則形狀的中小型工件。磨粒流拋（pāo）光（guāng）工藝包（bāo）含（hán）三個核心要素，即軟磨料、夾具（jù）與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細（xì）小的硬質顆（kē）粒，混合相關（guān）液體，調製而成的半（bàn）流（liú）體狀態的介質，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。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉（yù）、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品（pǐn）、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛（gāng）玉或金剛石更為合適（shì）。

工裝夾具

選用夾具（jù）的原（yuán）因是，為（wéi）了提高工（gōng）件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時（shí）夾持多個工件，一次性加工。二來，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（gōng）裝夾具設計的關鍵在（zài）於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受（shòu）力，而不致於使工件壓傷（shāng）。

PLC係統

　　PLC係統是整（zhěng）個磨粒流設備的控製中心（xīn），PLC係統設計地簡潔、規（guī）範，既（jì）可以讓操作人員（yuán）更快（kuài）上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設備使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔（qiāng）複雜的零（líng）件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五（wǔ）)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料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使（shǐ）工件和研具接觸並（bìng）做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極（jí）薄的（de）切（qiē）屑，使工（gōng）件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度（dù），這種對工件表麵進行最終精密加工的方法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕（shī）研將液狀（zhuàng）研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被（bèi）加工的產品與研具間不斷地滑動（dòng）與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較（jiào）多。

幹研（yán）將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在（zài）研具表層上，研磨時需在研具表麵塗（tú）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（de）研磨膏（gāo），粗、精研均可采用（yòng）。

1.2研磨的特點（diǎn）及應用範（fàn）圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲得（dé）很高的（de）精度和很低的Ra值。但一般不能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（zhì）合金、陶瓷、玻璃及某些塑料（liào）製品等。

研磨廣泛用（yòng）於單件小批生產中加工各種高精度型（xíng）麵，並可用（yòng）於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊（yóu）離的磨（mó）粒通過研具（jù）對工件表麵進行包括物理和化學綜合作用的微量切前，其速（sù）度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲（huò）得0.001mm以內（nèi）的尺寸誤差，表麵粗糙度一般（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也可進（jìn）一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用於機（jī）械加工中，並且獲得了最佳的（de）工藝（yì）效果,但人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這（zhè）種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最終（zhōng）精（jīng）度的獲得是由很多微小（xiǎo）的硬磨粒對工件表麵（miàn）不斷（duàn）切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠（jǐ）壓（yā）作用,形成無數（shù）條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加（jiā）工麵。它與磨削的差（chà）別（bié）隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀（guān）點在實（shí）際過（guò）程中可以解釋許多現象，也能指導工（gōng）作。例如，研磨過程中使用的磨料（liào）粒度一序比一序細，而（ér）獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不（bú）了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工（gōng）出低粗糙度表（biǎo）麵的實例，顯然這種（zhǒng）觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點（diǎn）認（rèn）為在研磨時，表麵發生（shēng）了級性變形。即在工件與（yǔ）研具表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低（dī）四處（chù），而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在（zài）研磨極軟（ruǎn）材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟（ruǎn）基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際（jì）上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的（de）壓平過程。

化學（xué）作用（yòng）說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了（le）化學變（biàn）化過（guò）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;這層薄膜具有化學保護作用（yòng），但能被軟質磨料除掉。研磨過程（chéng）就是工件表麵高凸部（bù）位形成（chéng）的化合物薄膜不（bú）斷被除（chú）掉又很快（kuài）形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微（wēi）分析表明，經研磨（mó）的表層約有微米（mǐ）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成（chéng）過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過（guò）程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨（mó）過程不可能由一種觀點來解釋（shì）。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的（de）化學作用（yòng）及工件表麵擠（jǐ）壓變形等綜合作（zuò）用的（de）結果。某一作用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

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

2.1拋光的分類

機械拋光

機（jī）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（biǎo）麵凸（tū）出部得到平滑麵（miàn）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（liàng）要（yào）求高（gāo）的可采用超精研拋的方法。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（pāo）光方法中表麵粗糙度最好（hǎo）的（de）。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是（shì）材料在化（huà）學介質中讓表麵微（wēi）觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平（píng）滑麵（miàn）。該方法可以拋光（guāng）形狀複雜的工（gōng）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為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（zé）性溶解（jiě）材（cái）料表麵微小凸出部分，使表麵光（guāng）滑。與化（huà）學拋光相比，它可消除陰極（jí）反應的影響，效果較好（hǎo）。

超聲波拋（pāo）光

超（chāo）聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，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（fú）液中並一起置於（yú）超聲波場中，依靠（kào）超聲波的振蕩作（zuò）用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋（pāo）光（guāng）是依靠流動的（de）液體及其攜帶（dài）的（de）磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動（dòng）力研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流（liú）過性好的特（tè）殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨（mó）料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用（yòng）磁性磨料（liào）在磁場作用下形成磨料刷，對（duì）工件磨削加工。這種方（fāng）法加工效率高，質量好，加工（gōng）條件容（róng）易控製。。

電火（huǒ）花超聲（shēng）複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工（gōng）件的拋光速度（dù），采用超聲波與專用的（de）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腐蝕同時作（zuò）用（yòng）於工（gōng）件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火（huǒ）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的旋轉表麵拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加（jiā）煤油作為潤滑劑或冷（lěng）卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半（bàn）精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的（de）號數依次為：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（jù）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件表麵（miàn）損傷，無法達到預期拋光效果（guǒ）。

精拋

精拋主要使用鑽石研（yán）磨膏。若（ruò）用拋光布輪混合（hé）鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）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（yòng）來去除1 200#和1 50 0#號砂（shā）紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的（de）過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精（jīng）整加工（gōng）的一種（zhǒng）加工方（fāng）式。

珩磨工（gōng）藝是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運動去（qù）除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於（yú）珩（héng）磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石（shí）沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的（de）接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉運動，工（gōng）件（jiàn）往複運（yùn）動，從而實（shí）現珩磨。

珩磨的（de）切削有三種模式（shì）：定壓（yā）進給珩磨（mó）、定量進給（gěi）珩磨、定（dìng）壓-定量進給珩磨。

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（wéi）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。

糾孔能力強：采（cǎi）用珩磨（mó）加工工藝可以通過去除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、圓柱度和表（biǎo）麵粗糙度。

3.3珩磨的切削（xuē）過程

定壓進給珩磨

定（dìng）壓進（jìn）給中，進給機構以（yǐ）恒定的壓力壓（yā）向孔壁，分三個階（jiē）段（duàn）。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓（yā）珩（héng）磨，開始（shǐ）時由於孔壁粗糙，油（yóu）石與孔壁接（jiē）觸（chù）麵積很小，接（jiē）觸壓力（lì）大，孔壁的凸出部分（fèn）很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用（yòng）下自行（háng）脫落（luò），油石麵即露（lù）出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎（suì）切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵（miàn）越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單（dān）位麵積的接觸壓力下（xià）降，切削效率降低。同時（shí）切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很（hěn）少，此（cǐ）時磨削不是靠新磨粒，而是由（yóu）磨粒尖端切削。因而磨（mó）粒尖端負荷很大（dà），磨粒易破裂（liè）、崩碎而形成新的切削（xuē）刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩（héng）磨時油石和孔（kǒng）表麵（miàn）的接觸麵積越來越大，極細（xì）的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排（pái）除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極（jí）低，相當於拋光。若繼續珩磨，油（yóu）石堵塞嚴重（chóng）而產生粘結性堵塞（sāi）時（shí），油石完全失去切（qiē）削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗（cū）糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時（shí），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）程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞（sāi）切（qiē）削（xuē）現象。

因為當油石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（cóng）而使（shǐ）磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

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

定壓－－定量進（jìn）給珩磨

開始時以定壓進（jìn）給珩磨，當油石進（jìn）入堵塞切削階（jiē）段時，轉換為定量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最後可（kě）用不進給珩磨，提（tí）高孔的精度和（hé）表麵粗（cū）糙度。