磨削之（zhī）研（yán）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（guāng）和去毛刺方法，特別是對於複雜的（de）內部形（xíng）狀和有（yǒu）挑（tiāo）戰的表麵加工要求。

磨粒流（liú）加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱（chēng）為擠壓珩磨技術，起源於（yú）20世紀60年代（dài），是（shì）一種區別於（yú）傳統機械加工的光整加（jiā）工方法。利用具有一定黏（nián）性的（de）流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加（jiā）工表麵，磨料對材料（liào）形成擠壓並進（jìn）行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現光整加工目的。得益於塑性極（jí）強的磨料，這種加工技術（shù）幾乎可以對（duì）任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加（jiā）工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果（guǒ），近年來這種技術在航空、航天、汽車和（hé）模具等行（háng）業得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾（jiá）具　4—缸體

1.1工（gōng）藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過半流體介質進行拋光去毛（máo）刺的工（gōng）藝，主（zhǔ）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（bāo）含三個核心要（yào）素，即（jí）軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由（yóu）非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而（ér）成（chéng）的半流體狀態的介質，磨料顆（kē）粒的大（dà）小、硬度（dù），以及半流（liú）體的粘稠度、遇熱（rè）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、白剛玉、金剛（gāng）石等（děng），根據各自的（de）硬度，對應（yīng）不（bú）同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可（kě）。而（ér）硬度（dù）較高（gāo）的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金（jīn）剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為（wéi）了提高工件（jiàn）拋光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾具（jù）上可以同時夾持多個工件，一次性加（jiā）工。二來，使用工裝夾具（jù）後，退模（mó）換工件時，不（bú）必每次（cì）校準，大大減少了停機時間。

工裝夾（jiá）具設計的（de）關鍵在於（yú），在提升效（xiào）率的前提下，如何保持工件均（jun1）勻受力，而（ér）不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統（tǒng）設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故（gù）障率（lǜ），延長設備（bèi）使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內（nèi）腔複雜的零件

(二)均勻性（xìng）和重複性好（hǎo）

(三)可實（shí）現（xiàn）自動化生產

(四)生（shēng）產效率高（gāo）

(五（wǔ）)可控（kòng）性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工（gōng）具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接（jiē）觸並做相（xiàng）對運動，通過磨料作用，從工件表麵（miàn）切去一層極薄的切屑，使（shǐ）工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和（hé）很高的表（biǎo）麵粗糙度（dù），這種（zhǒng）對工件表麵進行最終（zhōng）精密加工的方（fāng）法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨（mó）劑塗（tú）敷或連續加注於研具表麵，使磨料（liào）(W14～W5)在被加工的產品與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較（jiào）多。

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

半幹研（yán）所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應（yīng）用範圍

設備簡單，精度要求高。

加（jiā）工質量可靠。可獲得很高的精度和很（hěn）低（dī）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（kě）加工各種鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄（zhù）鐵、銅鋁及（jí）其合金、硬（yìng）質合（hé）金、陶（táo）瓷、玻璃及某些塑料製品等。

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

1.3研磨機理

研磨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綜合作用的微量（liàng）切前，其速度很低，壓力（lì）很小，經過研磨的工（gōng）件可獲得0.001mm以（yǐ）內的尺寸誤差，表麵（miàn）粗糙（cāo）度一（yī）般能達到R.=0.4~0.1μm,最小（xiǎo）可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾何形狀精度和一（yī）些位置精度也可進一步提高。 

盡管（guǎn）研磨已廣泛（fàn）應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但（dàn）人（rén）們對研磨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（xuē）一樣，是一種純切削過程。最終精度的（de）獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈（pī）、衝擊、刮削和擠壓（yā）作用,形成（chéng）無數（shù）條切痕重疊、互相交錯、互相抵（dǐ）消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運（yùn）動不盡相同而已。這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，研磨過程中（zhōng）使用的（de）磨料粒度一（yī）序比一（yī）序細，而獲得（dé）的精度則一序比一序高（gāo）。但這種觀（guān）點解釋不了用軟（ruǎn）磨料加工硬材料，用大顆（kē）粒磨粒卻能加工出（chū）低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點（diǎn）不（bú）全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研（yán）具表麵接觸（chù）運動中，粗糙高（gāo）凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而（ér）後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基（jī）體拋光硬材（cái）料(如光（guāng）學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研（yán）磨前後有質量變化，這說明不是（shì）簡單的壓平過程。

化學作用（yòng）說

這種觀點認為:被研磨（mó）表麵出現了化（huà）學（xué）變化過（guò）程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨（mó）料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成（chéng）的（de）化合物薄膜不斷被（bèi）除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程（chéng）度的破壞層（céng）。這說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合物薄（báo）膜的不斷形成過程，並且對表麵（miàn）層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學（xué）作用說也不全麵。

綜上（shàng）所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋（shì）。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表（biǎo）麵擠壓變形（xíng）等綜合作（zuò）用的結果。某（mǒu）一作用的主次程度（dù）取決於加工性質及加（jiā）工過程（chéng）的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化（huà）學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加（jiā）工方法。主要是利用拋光工具和（hé）磨料（liào）顆（kē）粒等對工件表麵（miàn）進行的修飾加工。

2.1拋光的（de）分類

機械（xiè）拋光

機械拋光是靠切削或使（shǐ）材料表麵發生塑性變（biàn）形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般（bān）使用油石（shí）條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研（yán）拋是采用特製的（de）磨具，在含有磨料的研拋液（yè）中，緊壓在工件被加工（gōng）表麵上，作高速旋轉運動。利用（yòng）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度最好的。光學鏡片模具常采（cǎi）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（wēi）觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑（huá）麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時（shí）拋光很多工件，效（xiào）率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一（yī）般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋（pāo）光基本（běn）原理與化學拋（pāo）光（guāng）相同，即靠選擇性溶解材料表麵（miàn）微小凸出部分，使表麵（miàn）光滑。與化學（xué）拋光相比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果較（jiào）好。

超聲波拋光

超聲拋光是利（lì）用工具（jù）斷麵作超聲波振動，通過（guò）磨料懸浮（fú）液（yè）拋光脆硬材料（liào）的（de）一種（zhǒng）加工方法。將工件放（fàng）入磨料懸浮（fú）液中並一起置於超聲（shēng）波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工（gōng）件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的（de）液（yè）體及其攜帶的磨粒衝（chōng）刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨（mó）是由液壓驅動，介質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（chān）入磨料製（zhì）成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨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（xuē）加工。這種（zhǒng）方法（fǎ）加工效率高，質量好，加工條件容易控製（zhì）。。

電火花超（chāo）聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度（dù），采（cǎi）用超聲波與（yǔ）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腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅（xùn）速（sù）降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的（de）工藝過程

粗拋

精銑、電（diàn）火花加工、磨削等工藝後的表（biǎo）麵可（kě）以選擇（zé）轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行（háng）拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加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#。

半精拋

半精拋主要使用砂（shā）紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用（yòng）適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而（ér）不適用（yòng）於預硬鋼，因（yīn）為（wéi）這樣可能會導致預硬鋼件表麵（miàn）損傷，無法達到預（yù）期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石（shí）研磨膏。若用拋光布輪混合（hé）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（zuàn）石研磨膏和拋光布輪可用來去除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（chéng）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（jiā）工方式。

珩磨工藝是一種以（yǐ）被加工麵為導向，在一定進給壓（yā）力下，通過（guò）工具和零件的相對運動（dòng）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（yuán）理

珩磨是利用安裝於珩磨（mó）頭（tóu）圓（yuán）周上的（de）一條（tiáo）或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產（chǎn）生一定的接（jiē）觸（chù）麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件（jiàn）不動；或者珩（héng）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（mó）式：定壓（yā）進給珩（héng）磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩磨。

3.2珩（héng）磨（mó）加工的特點：

加工（gōng）精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能（néng）達到0.001mm

表（biǎo）麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤（rùn）滑油的存儲及油膜的保持。

加工範（fàn）圍廣：主要加（jiā）工各（gè）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（qiáng）：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少（shǎo）加工（gōng）餘量（liàng）而極大（dà）地改善孔（kǒng）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珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨（mó）

定（dìng）壓進給中（zhōng），進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個（gè）階段。

第一個階段是脫落（luò）切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁（bì）粗糙，油（yóu）石與孔壁（bì）接（jiē）觸（chù）麵積很小，接觸（chù）壓力大，孔壁（bì）的凸出部（bù）分很快被磨去。而油（yóu）石（shí）表麵因（yīn）接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨（mó）耗，使磨粒與粘結（jié）劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用（yòng）下自行脫落（luò），油石麵即（jí）露出新磨粒，此即油石（shí）自銳。

第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（yuè）大（dà），單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時（shí）切（qiē）下（xià）的切屑小而（ér）細，這（zhè）些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨（mó）粒，而是由磨粒尖端切（qiē）削。因而（ér）磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新（xīn）的（de）切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時（shí）油石和孔表麵的（de）接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之（zhī）間不易排除，造成油石堵塞，變（biàn）得很（hěn）光滑（huá）。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塞時（shí），油石完全失去切削能力並嚴重（chóng）發熱，孔的精度和表麵粗（cū）糙度均會（huì）受到影響。此（cǐ）時應盡快結束珩（héng）磨。

定量（liàng）進給珩磨

定量進給珩磨（mó）時，進給機（jī）構以恒定的（de）速度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程（chéng）隻（zhī）存在（zài）脫落切（qiē）削和破碎切（qiē）削，不可（kě）能產生堵塞切削現象。

因為當（dāng）油石產生（shēng）堵塞切削力下降時（shí），進給量大於實際（jì）磨削（xuē）量，此時珩磨壓（yā）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（mó）時，為（wéi）了（le）提高（gāo）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

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