磨削之研磨拋光、磨粒流與（yǔ）珩磨的區別

1、磨粒流工藝

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

磨粒流（liú）加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世（shì）紀（jì）60年代，是一種區別於（yú）傳統（tǒng）機械加工的光整加工方法。利用具有一（yī）定黏性的（de）流動磨料介質，在一（yī）定壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨（mó）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（jiā）工效果（guǒ），重要的是可以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度（dù）值，實現光整加工目（mù）的。得益於塑性極強的（de）磨料，這種加工（gōng）技（jì）術幾乎可以對任意形狀的（de）表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內（nèi）腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在（zài）航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸（gāng）體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就（jiù）是一種通過（guò）半流體介（jiè）質進行拋光去毛（máo）刺的工藝，主要麵（miàn）向內孔、以及不規則（zé）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：

軟磨料（liào）

　　軟磨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的介（jiè）質（zhì），磨料顆粒的大小、硬（yìng）度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏（nián）貼工件，是（shì）影（yǐng）響拋光去（qù）毛刺質量的關鍵。磨料（liào）通常選材（cái）有（yǒu）碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例（lì）如鋁製品、銅製品工件，選用（yòng）碳化矽磨（mó）料即可。而硬度較高（gāo）的鎢鋼、合金鋼（gāng），選用白（bái）剛玉或金剛石更為（wéi）合適（shì）。

工裝夾具

選（xuǎn）用夾具的（de）原因是，為了提高工件拋光去（qù）毛（máo）刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多（duō）個（gè）工件，一次性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退（tuì）模換（huàn）工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關（guān）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（shǐ）工件壓傷（shāng）。

PLC係（xì）統

　　PLC係統是整個磨粒流（liú）設（shè）備的控製中心，PLC係統（tǒng）設計地簡潔、規（guī）範，既（jì）可以讓操作（zuò）人員更快上手，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)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻（yún）性和重複性好

(三)可實現自（zì）動化生產

(四（sì）)生產效率高（gāo）

(五（wǔ）)可控性及可預測性（xìng）好

(六（liù）)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下（xià）簡稱研具)表麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件（jiàn）和研（yán）具接觸並做相對（duì）運動，通過磨料（liào）作用，從工件表麵切去一層極（jí）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（cū）糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨（mó）的（de）種類

濕研將（jiāng）液狀研磨劑塗敷或連續加注（zhù）於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地（dì）滑動（dòng）與滾動，從而（ér）實現對工件的切（qiē）削。濕研應用（yòng）較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓（yā）嵌在研具表層（céng）上，研磨（mó）時需在研（yán）具表麵塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研（yán）所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設（shè）備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲（huò）得很高的精度和很低的（de）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（zhǒng）鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質（zhì）合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品（pǐn）等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加（jiā）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（yán）磨（mó）的實質是用遊離（lí）的（de）磨粒通過研具對工件表麵進行包括物（wù）理和化學綜合作用的微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研（yán）磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤（wù）差，表麵粗（cū）糙度（dù）一般能達（dá）到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形（xíng）狀精度和一（yī）些位置精度也可進一（yī）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（yán）磨過程的機理有多種（zhǒng）觀點。

純切削說

這種（zhǒng）觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種（zhǒng）純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工（gōng）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（hén）重疊、互相交錯、互相抵消（xiāo）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（jìn）相同而（ér）已。這種（zhǒng）觀點在實際過程中可以解（jiě）釋許多（duō）現象（xiàng），也能指導工作。例如，研磨（mó）過（guò）程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度（dù）則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加（jiā）工硬材料（liào），用大顆粒磨粒（lì）卻能加工出低粗糙度（dù）表麵的實例，顯（xiǎn）然（rán）這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種（zhǒng）觀點認為在研磨時，表麵（miàn）發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦（cā）、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四（sì）處，而後形成（chéng）極低的表麵粗（cū）糖（táng）度。住然而在研（yán）磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生（shēng）塑性變（biàn）形（xíng）是有可能的;而用軟（ruǎn）基體拋光硬材料(如光學（xué）玻璃)時，則很難解（jiě）釋為塑性變形。實際上，工件在（zài）研磨前後有質量變化，這說明不是簡（jiǎn）單的壓平過程。

化學（xué）作用說

這種觀點認（rèn）為:被研磨表麵出現了化（huà）學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;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（jiù）是工件表麵（miàn）高凸部位（wèi）形成的化合（hé）物薄（báo）膜不斷被除掉又很快形成（chéng）的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微（wēi）分析（xī）表明，經研磨的表層（céng）約有（yǒu）微米程度的（de）破壞層。這說明研磨不僅是磨料去（qù）除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切削（xuē）作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯（xiǎn）然化學作用說也不全麵。

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

2、拋光

拋光是指利用（yòng）機械、化（huà）學（xué）或電化（huà）學的作用，降低工件（jiàn）表麵粗糙度（dù），獲得光亮、平整表麵的加工方（fāng）法。主要是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（shì）靠切削或使材料表（biǎo）麵（miàn）發生塑性變形而去掉工件表麵凸出（chū）部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等（děng），以手（shǒu）工操作（zuò）為主，表麵質量要求高（gāo）的可（kě）采用（yòng）超精研拋的方法。超精研（yán）拋是采用（yòng）特（tè）製的磨具，在含（hán）有磨料（liào）的研拋液中，緊壓在工件被（bèi）加工表麵上，作高速旋（xuán）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（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常（cháng）采用這（zhè）種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵（miàn）微觀凸出的部分較凹（āo）部分優先溶（róng）解，從而得到平（píng）滑麵。該方法可（kě）以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵（miàn）粗糙度一般為Ra10 μm。

電（diàn）解拋光

電（diàn）解拋光基本原理（lǐ）與化（huà）學拋光相同，即靠選（xuǎn）擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與（yǔ）化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工（gōng）具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬材料的（de）一種加工方法。將工（gōng）件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使（shǐ）磨料在工件表麵磨（mó）削拋光。

流體拋（pāo）光

流體拋光是依靠流動的液體（tǐ）及其攜帶的磨粒（lì）衝刷工件表麵達到（dào）拋光的目的。流體動（dòng）力研磨是由液壓驅動，介（jiè）質主要采用在較低壓力下流過性好（hǎo）的特殊化合（hé）物（wù）(聚合物狀物質)並（bìng）摻入（rù）磨料製成，磨料可采用碳化（huà）矽（guī）粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在（zài）磁場作用下（xià）形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好（hǎo），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以上（shàng）工件的拋光速度（dù），采用超（chāo）聲波與專用的（de）高頻窄脈衝（chōng）高（gāo）峰值電流的脈衝電源（yuán）進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的（de）腐蝕同時作用於工（gōng）件表麵，迅速降低其表麵粗（cū）糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑（xǐ）、電火（huǒ）花加工（gōng）、磨削等工藝（yì）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（yán）磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。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（zhī）用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬（yìng）鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到（dào）預期拋光效果。

精拋

精（jīng）拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研（yán）磨，則（zé）通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的（de）鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除（chú）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（shǐ）用到多種工藝，其中（zhōng）珩（héng）磨加工是對孔進行精整加工的（de）一種加工（gōng）方式。

珩磨（mó）工藝是一種以（yǐ）被（bèi）加工（gōng）麵為導向（xiàng），在（zài）一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除（chú）加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝（yì）。

3.1珩磨原理

珩磨是利（lì）用安（ān）裝於（yú）珩磨頭圓周（zhōu）上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿（yán）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（fù）運動。零件（jiàn）不動；或（huò）者（zhě）珩磨（mó）頭隻做旋轉運動，工（gōng）件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切（qiē）削有三種（zhǒng）模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定（dìng）壓-定量進給珩（héng）磨（mó）。

3.2珩磨加（jiā）工的特點（diǎn）：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓（yuán）柱度能達（dá）到0.001mm

表麵質量好：表（biǎo）麵為交（jiāo）叉網紋，有利於潤滑油（yóu）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（yǒu）間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔能（néng）力強：采用珩磨加工工藝可以（yǐ）通過去除最少加工餘（yú）量而極大（dà）地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程（chéng）

定（dìng）壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構（gòu）以恒定的壓力壓向孔壁（bì），分三（sān）個階段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔（kǒng）壁粗糙，油石與孔壁接觸（chù）麵積很小，接觸壓力大，孔壁的（de）凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大（dà），加上切屑對油（yóu）石粘結（jié）劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有（yǒu）的磨粒（lì）在切削壓力的（de）作用下自（zì）行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳（ruì）。

第（dì）二（èr）階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進（jìn）行，孔（kǒng）表麵越來越光，與油石接（jiē）觸（chù）麵積越來越（yuè）大，單位麵積的接觸壓力（lì）下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小（xiǎo）。

因此，油石（shí）磨粒脫（tuō）落（luò）很少，此時磨削不（bú）是靠新磨粒，而是由（yóu）磨粒尖（jiān）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）階段為堵塞切削階段，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排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因（yīn）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）粘結性堵塞時，油石（shí）完全失去切削能力並嚴重發（fā）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（mó）

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張進給，使磨粒（lì）強製（zhì）性地切入工件。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（sāi）切削現象（xiàng）。

因為當（dāng）油石產生堵塞切削力（lì）下降時，進（jìn）給（gěi）量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨（mó）粒脫落（luò）、破碎，切削作用增強。

用此種方法珩（héng）磨時，為了提高孔精度和表麵（miàn）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（dìng）壓進給珩（héng）磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉（zhuǎn）換為（wéi）定量進給珩磨，以提高效（xiào）率。最（zuì）後可用不進給珩磨，提高孔的精度（dù）和表麵粗糙度。