磨削之研磨拋光、磨粒流與珩（héng）磨的（de）區別（bié）

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（bié）是對於複雜的內部形狀和有挑戰（zhàn）的表麵加工要求。

磨（mó）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的光整加工方法。利用具有（yǒu）一（yī）定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用（yòng）下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料對材（cái）料形成擠壓並進行（háng）微量去除，可以達到去除毛（máo）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（cū）糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加（jiā）工技術（shù）幾乎（hū）可以對任意形狀的表麵進行光（guāng）整加工，尤其是針對（duì）難以加工的複雜內腔表麵（miàn），能取（qǔ）得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空（kōng）、航天、汽車和模具等（děng）行（háng）業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體（tǐ）

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就（jiù）是（shì）一種通過半流體介質進行拋光（guāng）去毛刺（cì）的（de）工藝，主要麵向內孔（kǒng）、以及不規則形（xíng）狀的（de）中小型工件（jiàn）。磨（mó）粒流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具（jù）與（yǔ）PLC係統：

軟（ruǎn）磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬（yìng）質顆（kē）粒，混合相關液體，調製而成的（de）半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後（hòu）是否會（huì）黏貼工件（jiàn），是影響拋光去毛刺質量的關（guān）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，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅（tóng）製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度（dù）較高的鎢鋼、合金鋼，選（xuǎn）用白剛（gāng）玉或金剛石更為（wéi）合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工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，使用（yòng）工裝夾具後，退模換工件時，不必每次（cì）校準，大大減少了停機時間。

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

PLC係統（tǒng）

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設（shè）計地簡（jiǎn）潔、規範，既可以讓操作（zuò）人員更快上（shàng）手，減少培訓磨合時間，又可以減少（shǎo）設備故障率，延長（zhǎng）設備使用壽命。

1.2磨粒流（liú）特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和（hé）重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率（lǜ）高

(五)可控性及（jí）可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨（mó）是將（jiāng）研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗（tú）磨料（liào）並添加潤滑劑,在一定的壓（yā）力作用（yòng）下（xià），使（shǐ）工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料（liào）作用，從（cóng）工件表麵切去一層極薄的切屑，使工（gōng）件具有精（jīng）確的尺寸（cùn）、準確的幾（jǐ）何形狀和很高的表（biǎo）麵粗糙度，這種對工（gōng）件表麵進（jìn）行最（zuì）終精密加（jiā）工的（de）方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研（yán）具表麵（miàn），使磨（mó）料(W14～W5)在（zài）被加工的產品（pǐn）與研具間不斷地滑動與滾動，從而（ér）實現對工件（jiàn）的切削。濕研應（yīng）用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需在研具表麵（miàn）塗以少量的潤滑劑。幹研多用於精（jīng）研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采（cǎi）用（yòng）。

1.2研磨的特點及應用範（fàn）圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很高（gāo）的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵與其他表麵之間的位置（zhì）精度。

可加工各種（zhǒng）鋼（gāng）、淬（cuì）硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其（qí）合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣（guǎng）泛用於（yú）單件小批（pī）生產中加工各種高精度型麵，並可（kě）用於大批大（dà）量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通（tōng）過研（yán）具對工件表麵進行包括物理和化學綜合作（zuò）用的微量（liàng）切前，其速度（dù）很低，壓力很小（xiǎo），經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤（wù）差，表麵粗糙（cāo）度一般能達到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一步提高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應（yīng）用於機械加工中，並且獲得了最（zuì）佳的工藝效果,但人們對研磨過程（chéng）的機理有多種觀點。

純切（qiē）削（xuē）說

這種觀點（diǎn）認為:研（yán）磨和磨削一樣，是一（yī）種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨（mó）粒對工件表麵不斷（duàn）切削，靠磨粒的尖劈、衝（chōng）擊、刮削和擠壓作用,形成無數（shù）條切痕（hén）重疊、互相交錯、互相抵消的加（jiā）工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒（lì）較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中（zhōng）可以解釋許多現象，也能（néng）指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得（dé）的精度則一序比一（yī）序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒（lì）磨（mó）粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點（diǎn）不全麵。

塑性變形說

這（zhè）種觀點認為在研磨（mó）時，表麵發生了級性變（biàn）形。即在工件與研具表麵接觸（chù）運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用（yòng）下被（bèi）“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵（miàn）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）體拋光硬材料(如光學玻璃（lí）)時，則很難解釋為塑性變（biàn）形。實際上，工件在研磨前後（hòu）有質量變化，這說明不是簡單的（de）壓平過程。

化學作用說

這種觀（guān）點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。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（céng）薄（báo）膜具有（yǒu）化學保護作用，但能被軟質磨料除（chú）掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化（huà）合物薄（báo）膜不（bú）斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗（cū）糙度。然而，顯微分（fèn）析表明，經研（yán）磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明（míng）研磨不（bú）僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有切削作（zuò）用（yòng），而化學作用則加速（sù）了研磨過程。顯然化學（xué）作用說也不全麵（miàn）。

綜上所述，研（yán）磨過程不可（kě）能由一種觀點來解釋。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麵擠壓變形等（děng）綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於（yú）加（jiā）工性質及加工過（guò）程的進展階段（duàn）。

2、拋光

拋（pāo）光（guāng）是指利用機械、化學或電化學（xué）的作用，降（jiàng）低工件表麵（miàn）粗糙度，獲得光亮、平（píng）整（zhěng）表麵的加工方法（fǎ）。主（zhǔ）要是利用拋光工具和磨料（liào）顆粒等對工件表麵進（jìn）行的修（xiū）飾加工（gōng）。

2.1拋光的分（fèn）類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變（biàn）形而去掉工件表（biǎo）麵凸出部得到平滑麵（miàn）的拋光方法（fǎ），一般使用油石條（tiáo）、羊毛輪、砂紙（zhǐ）等，以手工操作為主，表（biǎo）麵質量要求高的（de）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（yā）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（zhǒng）拋光方法中表麵粗糙度最好（hǎo）的。光學（xué）鏡片（piàn）模（mó）具常采用這種（zhǒng）方法。

化學拋光

化學拋光（guāng）是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而（ér）得（dé）到平滑麵。該方（fāng）法可以拋光（guāng）形狀複雜的工件，可以（yǐ）同時拋光很多（duō）工（gōng）件（jiàn），效率（lǜ）高。化學拋光得到（dào）的表（biǎo）麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解（jiě）拋光

電解拋光基本原理（lǐ）與化學拋光相同，即靠（kào）選擇性溶解材（cái）料表（biǎo）麵微小凸（tū）出部（bù）分，使表麵光（guāng）滑。與化學拋光相比，它（tā）可消除陰極反應的影響，效果較好。

超（chāo）聲波拋（pāo）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（guāng）脆（cuì）硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸（xuán）浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波（bō）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（guāng）是（shì）依靠流動的液體及其攜帶（dài）的（de）磨粒衝刷工件（jiàn）表麵達到拋光的目的。流體（tǐ）動力研磨是由液壓驅動，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）入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利（lì）用磁性磨料在磁場作用下（xià）形成（chéng）磨料刷，對工件磨削加工。這（zhè）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（cū）糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用（yòng）超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值（zhí）電流的脈衝電源進行複合（hé）拋光，由超（chāo）聲振動和電（diàn）脈衝（chōng）的腐蝕同時作（zuò）用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋（pāo）

精銑、電（diàn）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的旋轉表麵拋光機進行拋光。然（rán）後是（shì）手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑（huá）劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用（yòng）砂紙和煤（méi）油（yóu）。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於（yú）淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用（yòng）於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件（jiàn）表（biǎo）麵損傷，無法達（dá）到預期拋光效（xiào）果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通（tōng）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來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下（xià）的發狀（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過（guò）程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工（gōng）是對孔（kǒng）進行精整加工的（de）一（yī）種加工方式（shì）。

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一（yī）定（dìng）進（jìn）給壓力下（xià），通過工（gōng）具和零件的相對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交（jiāo）叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一（yī）條或（huò）多條油石，由漲開機構將油石（shí）沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向（xiàng）工件孔壁，以便（biàn）產生（shēng）一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零（líng）件不（bú）動；或者珩磨頭隻做旋轉（zhuǎn）運動，工件往（wǎng）複運（yùn）動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的（de）特點：

加工精度高：特（tè）別是（shì）一些中小型通孔（kǒng），圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油（yóu）膜的保持。

加工範（fàn）圍廣：主要加工各（gè）種圓（yuán）柱形孔：通孔、軸向和（hé）徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工（gōng）工藝可以通過去（qù）除最少（shǎo）加工餘量而極大（dà）地改善（shàn）孔和外圓的尺寸精度、圓（yuán）度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進給機構以（yǐ）恒定（dìng）的壓力壓向（xiàng）孔壁，分三（sān）個階（jiē）段（duàn）。

第一個階段是脫落切削階段，這種定（dìng）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（lì）大（dà），孔壁（bì）的凸出（chū）部分（fèn）很快（kuài）被磨去。而油石表麵因接觸壓（yā）力大（dà），加上切（qiē）屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘（zhān）結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的（de）作用下自行脫落（luò），油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳（ruì）。

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大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些（xiē）切（qiē）屑對粘結（jié）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粒，而是（shì）由磨粒尖端切削。因而（ér）磨粒尖端負荷很（hěn）大，磨粒易破裂、崩碎而形（xíng）成新的切削（xuē）刃。

第三（sān）階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表（biǎo）麵的接觸（chù）麵積越來越大，極細的切屑（xiè）堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光（guāng）滑（huá）。因此油石切削（xuē）能力（lì）極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴（yán）重而產生粘（zhān）結（jié）性堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並嚴重發（fā）熱，孔的精（jīng）度和表麵粗糙（cāo）度均會受到影響。此（cǐ）時應盡快結束珩（héng）磨。

定量進給珩磨

定量（liàng）進給珩磨時，進給機構以恒（héng）定的速（sù）度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。因此（cǐ）珩磨過程隻存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（chǎn）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，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

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