磨削之研磨（mó）拋光、磨（mó）粒流與珩磨（mó）的區（qū）別

1、磨粒（lì）流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方法，特別是對於複雜的（de）內部（bù）形狀和有挑戰的表麵加工要（yào）求。

磨粒流（liú）加（jiā）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（tǒng）機械加工的光整（zhěng）加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定（dìng）壓力作（zuò）用下（xià），通過引導（dǎo）流過工件的待加工表（biǎo）麵，磨料對材料（liào）形成擠壓並進行微量去除，可以（yǐ）達到（dào）去除毛（máo）刺飛（fēi）邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是（shì）可以降低待加工表麵的粗糙（cāo）度值，實現光整加（jiā）工目的（de）。得益於塑性極（jí）強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任（rèn）意形狀的表麵進行光整加工，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，近年來這種技（jì）術在航（háng）空、航天、汽車和模具等行（háng）業得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單（dān）來說，就是一種通過半流體介質（zhì）進行拋光去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝包含三個核心要（yào）素，即軟磨料、夾具與PLC係統（tǒng）：

軟磨料

　　軟磨（mó）料是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（tài）的介質（zhì），磨料顆粒（lì）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的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對（duì）應不（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。而硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或金剛石（shí）更為合適。

工裝夾具（jù）

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

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

PLC係統

　　PLC係統是整（zhěng）個磨粒流設備的控製（zhì）中心，PLC係（xì）統設計地簡潔、規範，既可（kě）以讓操作人員更快上（shàng）手，減（jiǎn）少培訓磨合時間，又可以減少設備故（gù）障率，延長設備（bèi）使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零（líng）件（jiàn）

(二)均勻性和重（chóng）複性好

(三)可（kě）實現（xiàn）自動化（huà）生產

(四)生產效率高

(五)可（kě）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，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用（yòng），從工（gōng）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（jiàn）表麵進行最終精（jīng）密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗（tú）敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具（jù）間不（bú）斷地（dì）滑動與滾動，從（cóng）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（yún）地壓嵌在研具表層上，研磨時需在（zài）研具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特（tè）點及（jí）應用（yòng）範（fàn）圍

設備簡單（dān），精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很高的精度和（hé）很低（dī）的Ra值。但一般不能提高加工（gōng）麵與其他表麵之間的位（wèi）置精度。

可加（jiā）工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁（lǚ）及（jí）其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃（lí）及某些塑料製品等。

研磨廣（guǎng）泛用於單（dān）件小批生產中加工各（gè）種高精（jīng）度型麵（miàn），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（yán）具對工件表麵進（jìn）行包括物理和化學綜合作用（yòng）的微量切前，其（qí）速度很（hěn）低，壓力（lì）很小，經（jīng）過研磨的工件可獲得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（xíng）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,但人們對研磨過程的機理有多（duō）種觀點。

純（chún）切削說

這種觀（guān）點認為:研磨和磨削一樣，是一種（zhǒng）純切削過程（chéng）。最終精度的獲得是由很（hěn）多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（hù）相（xiàng）交錯、互相抵消的加（jiā）工麵。它與磨削（xuē）的差（chà）別隻是磨粒顆粒較細（xì），切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導（dǎo）工作。例如，研磨（mó）過程（chéng）中使用的磨（mó）料（liào）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（jiě）釋不了用軟磨料（liào）加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出（chū）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（zhǒng）觀（guān）點認為在研磨時，表麵發生（shēng）了級性變形。即在工（gōng）件與研具表麵（miàn）接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下（xià）被“壓（yā）平”，填充了（le）低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研（yán）磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性（xìng）變形是（shì）有可（kě）能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很（hěn）難解（jiě）釋為塑性（xìng）變形。實際上，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

這種觀（guān）點認為（wéi）:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活（huó）性物質在（zài）化學作用下，很快就形成了一層化（huà）合物（wù）薄（báo）膜;這層薄膜具（jù）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（miàn）高凸部位（wèi）形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形（xíng）成的（de）過程,最後獲（huò）得較低的表（biǎo）麵（miàn）粗糙度。然（rán）而，顯微分析表明（míng），經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨（mó）料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並（bìng）且對表麵層有切削（xuē）作用，而化學作用則（zé）加速了研（yán）磨過程。顯然化學作用說（shuō）也不全（quán）麵。

綜上所述（shù），研磨過程不可能（néng）由一種（zhǒng）觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活（huó）性物質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜（zōng）合作用（yòng）的結果（guǒ）。某一作用的主次程度取決於加工性（xìng）質及加工過程的進展階段。

2、拋（pāo）光

拋光是指利用機（jī）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（fǎ）。主要是（shì）利用拋光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

機械拋光

機械拋光是靠切削（xuē）或使材（cái）料表麵發生塑性變形而（ér）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、砂紙等，以手工操作為主，表麵（miàn）質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是（shì）采用特（tè）製的磨具，在含有（yǒu）磨料的研拋（pāo）液中，緊壓在工件（jiàn）被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用（yòng）該技術可達到（dào）Ra0.008 μm的表麵粗（cū）糙度，是（shì）各種拋光方法中表麵粗糙度最（zuì）好的。光學鏡片模具常采用（yòng）這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化（huà）學介質中讓（ràng）表麵微觀（guān）凸出的部（bù）分較凹部分優先溶解，從而得到（dào）平滑麵。該（gāi）方法可以拋光形狀複雜的工（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

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

超聲波拋光

超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（mó）料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨料在工件表麵磨（mó）削拋光。

流體拋光

流（liú）體拋光是依（yī）靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓（yā）驅動，介質主要采（cǎi）用在（zài）較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物（wù）狀物質)並摻入磨料（liào）製（zhì）成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨（mó）拋光

磁（cí）研（yán）磨拋光是利用磁性磨（mó）料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方（fāng）法加工效率高（gāo），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（biǎo）麵（miàn）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峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由（yóu）超聲振動和電脈衝的（de）腐蝕同時（shí）作用於工件表麵，迅速降（jiàng）低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝（yì）過程

粗拋

精（jīng）銑、電火花加工、磨削等工（gōng）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（jī）進行拋光。然後是（shì）手工油石研磨，條狀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（pāo）

半精（jīng）拋主要使用砂（shā）紙和煤（méi）油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實（shí）際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上（shàng）)，而不（bú）適用於預硬鋼（gāng），因為這樣可能（néng）會導（dǎo）致預硬鋼件表麵損（sǔn）傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋（pāo）主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研（yán）磨膏進行研磨（mó），則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的（de）鑽（zuàn）石研（yán）磨膏和拋光布輪可用來（lái）去除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留下的發狀磨痕。

4、珩（héng）磨

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

珩磨工（gōng）藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和（hé）零（líng）件（jiàn）的相對運動去除加（jiā）工餘量（liàng），其切削軌跡為交叉網（wǎng）紋（wén）的精孔加工（gōng）工藝。

3.1珩磨原理

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

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

3.2珩（héng）磨加工的特點：

加工精度高：特別是（shì）一些（xiē）中小型通（tōng）孔，圓柱度能達到（dào）0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋（wén），有利於潤滑油的（de）存儲（chǔ）及油膜的保持。

加（jiā）工範圍（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（xuē）餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少加工餘量而極大地改（gǎi）善孔和（hé）外圓的尺寸精（jīng）度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩（héng）磨的切削過程

定壓（yā）進給珩磨

定壓（yā）進給中，進給機構以恒（héng）定的（de）壓力壓向（xiàng）孔壁，分三個階段。

第（dì）一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的（de）凸出部分很快被磨去。而油石表麵因（yīn）接觸（chù）壓力大，加上（shàng）切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下（xià）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（lái）越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效（xiào）率（lǜ）降低。同（tóng）時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因（yīn）此，油石磨粒脫落很（hěn）少，此時（shí）磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒（lì）尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒（lì）易破裂、崩碎而形成新的切削（xuē）刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔（kǒng）表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞（sāi），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（dǔ）塞嚴重而產生（shēng）粘結性堵塞（sāi）時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗（cū）糙度均（jun1）會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定（dìng）量進給（gěi）珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定（dìng）的速度擴張進（jìn）給，使磨粒強製性地切（qiē）入工件。因此（cǐ）珩磨（mó）過（guò）程隻存在（zài）脫落（luò）切削和破碎（suì）切削，不可能產生（shēng）堵塞切削現象（xiàng）。

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（shí）珩磨（mó）壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎（suì），切削作用（yòng）增強。

用此種方法珩磨時（shí），為了提高（gāo）孔精度和表麵粗糙（cāo）度，最後可用（yòng）不進給珩磨一定時間。

定壓－－定（dìng）量進給珩磨

開始時以定壓進給珩（héng）磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最（zuì）後可用（yòng）不進給珩（héng）磨，提高孔（kǒng）的精（jīng）度和表麵粗糙度。