磨削之研磨（mó）拋光、磨粒（lì）流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

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

磨粒流（liú）加工技術（shù）（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年（nián）代，是一種區（qū）別於（yú）傳統機械加工（gōng）的光整加工方法。利用具（jù）有（yǒu）一定黏性的流動磨料（liào）介質，在一定壓力作用（yòng）下，通過引導（dǎo）流過工件（jiàn）的待加工表麵，磨料對材料形成（chéng）擠壓並進行微（wēi）量去除，可以（yǐ）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，實現光整（zhěng）加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技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腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾（jiá）具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半（bàn）流體介質進（jìn）行拋光去毛刺的工藝，主（zhǔ）要麵向內（nèi）孔、以及不規則形（xíng）狀的中小型工件。磨粒流拋（pāo）光工藝包含三個核心要素（sù），即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由（yóu）非常細小的硬質顆粒（lì），混（hún）合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼（tiē）工件，是影響拋光去毛刺質量的關（guān）鍵（jiàn）。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（jiàn）。例如鋁製品（pǐn）、銅製品工件（jiàn），選用碳化（huà）矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更（gèng）為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了（le）提高（gāo）工（gōng）件（jiàn）拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾（jiá）持多（duō）個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大（dà）減少了停機時間（jiān）。

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

PLC係統

　　PLC係（xì）統是（shì）整個磨粒流設備的控製中心，PLC係（xì）統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障（zhàng）率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒（lì）流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生（shēng）產（chǎn）

(四)生（shēng）產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質（zhì）好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨（mó）料或敷塗磨料（liào）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），從工件（jiàn）表麵切去一層極薄的切屑，使（shǐ）工件具有精確的尺寸（cùn）、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或（huò）連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑（huá）動與滾動，從而實現對工件的切（qiē）削。濕研應用較多。

幹研（yán）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（shǎo）量的潤（rùn）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（mó）的特點及應用範（fàn）圍

設備（bèi）簡單，精度要求（qiú）高。

加工（gōng）質量可靠（kào）。可（kě）獲得很高（gāo）的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵（miàn）與其他（tā）表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵（tiě）、銅（tóng）鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃（lí）及某些塑料製品等（děng）。

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

1.3研磨（mó）機理

研磨的實質是用遊（yóu）離的磨粒通過研具對工件表（biǎo）麵進行包括物理（lǐ）和化學綜合作用的微量切前，其速度很低，壓力很小（xiǎo），經過研磨的工件可獲得0.001mm以內（nèi）的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到（dào）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。 

盡管研磨（mó）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（de）機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研（yán）磨和（hé）磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲（huò）得是由很多微小的硬（yìng）磨粒對工件表（biǎo）麵不（bú）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）相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別（bié）隻是（shì）磨粒顆粒較（jiào）細，切（qiē）削運動不盡相（xiàng）同而已。這種觀（guān）點在實際（jì）過程中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使（shǐ）用（yòng）的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大（dà）顆粒磨粒卻能（néng）加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不（bú）全麵。

塑性變形說

這種觀點認為（wéi）在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙（cāo）高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而（ér）在研磨極軟材料(如（rú）鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可（kě）能的;而用軟（ruǎn）基（jī）體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工（gōng）件在（zài）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（yòng）說

這種觀點認為:被研磨（mó）表麵（miàn）出現了化學變化（huà）過程。工件表麵活性物質在化學作（zuò）用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具（jù）有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉（diào）。研磨過程就是工件表麵高（gāo）凸部位形成的化合物薄膜不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，顯微分析表明，經研磨的（de）表層約有微米程度（dù）的破壞層。這說明（míng）研磨不僅是磨料去除（chú）化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層（céng）有切削作用，而化學（xué）作（zuò）用則加速了研磨過程。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（diǎn）來解釋。事實上，研磨是磨粒（lì）對工件表麵的切削（xuē）、活性物質的化學（xué）作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的（de）結果。某一作用的主（zhǔ）次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利（lì）用（yòng）機械、化學或電（diàn）化（huà）學（xué）的作用，降（jiàng）低工件表麵粗糙度，獲得光亮（liàng）、平整表（biǎo）麵（miàn）的（de）加（jiā）工方法。主要是利用（yòng）拋光工具（jù）和磨料顆粒等對工件表麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表麵凸出（chū）部得到平滑麵的拋（pāo）光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工（gōng）操作為主，表麵質量要求高的（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（yán）拋液（yè）中，緊壓在工件被加工（gōng）表麵上（shàng），作（zuò）高速旋轉運（yùn）動。利用（yòng）該技術可（kě）達（dá）到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光（guāng）方法中表麵粗糙（cāo）度最好（hǎo）的。光學鏡片模具常（cháng）采用這種方法（fǎ）。

化學拋光

化學（xué）拋光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，從而得到平滑麵。該方法可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（de）表麵粗糙（cāo）度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理（lǐ）與化學拋（pāo）光相同，即靠選擇性（xìng）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（yǐng）響，效果較好。

超聲波（bō）拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷麵作超聲波（bō）振（zhèn）動，通過（guò）磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬材料的一種加（jiā）工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波（bō）場中（zhōng），依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋（pāo）光。

流體拋光

流體拋光是依（yī）靠流動的液體（tǐ）及其攜帶的磨粒（lì）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)並摻入磨料（liào）製成，磨（mó）料可采用碳化矽粉末。

磁研（yán）磨拋光

磁（cí）研磨（mó）拋光是利用磁性磨料在磁場作用（yòng）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（liàng）好，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（cāo）度（dù）Ra為1.6 μm以上（shàng）工件的拋光速度，采（cǎi）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，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的（de）工藝過（guò）程

粗拋

精銑、電火花加工、磨（mó）削等工藝（yì）後的（de）表麵可以選擇轉速在（zài）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

半精拋主要使用砂紙和（hé）煤油。砂紙（zhǐ）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)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損傷，無法（fǎ）達到預期（qī）拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏（gāo）。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨（mó）膏進行研磨，則通常的研磨順序（xù）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#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多種工藝，其（qí）中珩磨加工是對孔進行精整加工的（de）一種加工方（fāng）式。

珩磨工藝是一種以被（bèi）加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過（guò）工具和零（líng）件的相對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨（mó）原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油（yóu）石，由漲（zhǎng）開機構將（jiāng）油石沿徑向漲開，使其壓向（xiàng）工件孔壁，以便產生一定的接觸（chù）麵（miàn）。同時珩磨頭旋（xuán）轉和往複運動。零件不動（dòng）；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實（shí）現珩磨。

珩磨的切削（xuē）有三（sān）種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓（yā）-定量進（jìn）給珩磨。

3.2珩磨加工（gōng）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（miàn）為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油（yóu）膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓（yuán）柱形孔：通孔、軸向和徑向（xiàng）有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去（qù）除最少加工餘量而（ér）極（jí）大（dà）地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和（hé）表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中，進給機構以恒定的壓力（lì）壓向（xiàng）孔壁，分三個階段。

第一個階段（duàn）是脫落切削階段，這種定壓（yā）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（bì）的凸出部分很（hěn）快被磨去。而油石表麵因接觸壓（yā）力大，加上切屑（xiè）對油（yóu）石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒與粘結劑的結（jié）合強度下降，因而有的磨（mó）粒在（zài）切削壓力（lì）的作用（yòng）下自行脫落，油石麵即露出新磨（mó）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，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積越（yuè）來越大，單位麵積的接觸壓（yā）力（lì）下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而（ér）細（xì），這些切屑對粘結劑的磨耗也很（hěn）小。

因此，油（yóu）石磨粒（lì）脫落很少，此時磨（mó）削不（bú）是靠新（xīn）磨粒，而是由磨粒尖端切（qiē）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（xuē）刃。

第三階段（duàn）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（jiān）不易（yì）排除，造成油石堵塞，變（biàn）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，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石（shí）完全失去切削能力並（bìng）嚴重發熱，孔的（de）精度和（hé）表麵粗（cū）糙度均會受到（dào）影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨（mó）

定量進給珩（héng）磨時，進給機構以恒定的速度擴張進給，使磨粒強製性地切入（rù）工件。因此珩磨過程隻存在脫落（luò）切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

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，從而使磨（mó）粒脫落（luò）、破碎，切削作用（yòng）增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

開始時（shí）以定壓進（jìn）給珩磨（mó），當油石進（jìn）入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨（mó），以提高（gāo）效率。最後（hòu）可用不進給珩磨，提高孔的精（jīng）度和表麵粗糙（cāo）度。