磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝

磨（mó）料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方法，特別是對（duì）於複雜的內部形狀和（hé）有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加（jiā）工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨（mó）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（guāng）整加（jiā）工方（fāng）法（fǎ）。利（lì）用具有一定黏性的流動磨（mó）料介質，在一定（dìng）壓力作用下（xià），通過引（yǐn）導流過工件的待加工表（biǎo）麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以（yǐ）達到去除（chú）毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重（chóng）要（yào）的是可以降低待加（jiā）工（gōng）表麵的粗（cū）糙度值，實現（xiàn）光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加（jiā）工技術幾乎可以對任意形（xíng）狀（zhuàng）的表麵進行光整加工，尤其是針對難以（yǐ）加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加（jiā）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。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒（lì）流，簡單（dān）來說，就是一種通過半流體介質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（xíng）工件。磨粒流拋光工藝包含（hán）三個核心（xīn）要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的（de）硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介（jiè）質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去（qù）毛刺質（zhì）量（liàng）的關鍵。磨料通常選材有碳化矽（guī）、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（pǐn）、銅製品工（gōng）件，選用碳（tàn）化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為（wéi）合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件（jiàn）拋光去毛刺（cì）的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持（chí）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（měi）次校準，大大減少了停機時間。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可（kě）以讓操作（zuò）人員更（gèng）快上手，減少培訓磨合（hé）時間，又可（kě）以減少設備故（gù）障率，延長設（shè）備使用壽命。

1.2磨粒流（liú）特點

(一)可加工內（nèi）腔複雜的零件

(二)均勻性（xìng）和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預（yù）測性好

(六)加工表麵質好

1、研（yán）磨

研磨是將研磨工具(以（yǐ）下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料（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，從工件表麵切去一（yī）層極薄的切屑，使工（gōng）件具有精確的尺（chǐ）寸、準確的幾何形狀和很（hěn）高的表麵粗（cū）糙度，這種對工（gōng）件表麵進行最終精密加工的方（fāng）法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研（yán）將液狀研磨劑塗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間不斷地滑動（dòng）與滾動（dòng），從而實現對工件的切（qiē）削。濕研（yán）應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層上，研磨時需（xū）在研具表麵塗以少量的潤滑劑（jì）。幹研多用於精研。

半幹研所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨（mó）膏，粗、精研均可采（cǎi）用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質（zhì）量可靠。可獲得很高的精度和（hé）很低的Ra值。但一般不能（néng）提高加工麵與（yǔ）其他（tā）表麵之間的位置精度。

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

研磨廣泛用於單件小批生（shēng）產中加工各種高精度型麵，並可用於（yú）大（dà）批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的（de）實（shí）質是用遊離的磨粒通過研具對工（gōng）件表麵進行包括物理和化學綜（zōng）合作用的微量（liàng）切前，其速度很低，壓力很小（xiǎo），經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表（biǎo）麵粗糙度一般（bān）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（jīng）度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣（guǎng）泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝（yì）效果,但人們對研磨過程的機（jī）理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最（zuì）終精度的獲得（dé）是由很多（duō）微小的硬（yìng）磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝（chōng）擊、刮削和擠壓作用,形成無（wú）數條切痕重疊、互相交錯、互相（xiàng）抵消的加工（gōng）麵。它（tā）與磨削（xuē）的差別隻是磨粒顆粒較細，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（xǔ）多現象，也能指導工作。例如，研（yán）磨（mó）過程中使用的磨料粒度（dù）一序比一序（xù）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（liào）加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工（gōng）出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性（xìng）變（biàn）形。即在工件（jiàn）與研具表麵接（jiē）觸運動中（zhōng），粗糙高凸的部位在摩擦、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（rán）而在研磨極軟材料(如鉛（qiān）、錫等)時，產生塑性變形是有可能的（de）;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則（zé）很難解釋為塑性變形。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（chéng）。

化（huà）學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵（miàn）出現了化學變（biàn）化過程。工件表麵活（huó）性物質在化學作（zuò）用（yòng）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（néng）被軟質磨料除掉。研磨過（guò）程就是工件（jiàn）表麵高（gāo）凸部位形（xíng）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（miàn）粗（cū）糙度。然而，顯微分析（xī）表明（míng），經研磨的表層約有微米程度（dù）的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對（duì）表麵層（céng）有切（qiē）削作用，而（ér）化學作用則加速了研磨過程。顯然化（huà）學作（zuò）用說也不全麵。

綜上所述，研（yán）磨（mó）過程不可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綜合作用的結（jié）果。某（mǒu）一作用的主（zhǔ）次程度取決於加工性質（zhì）及加工（gōng）過程的進展階段。

2、拋光

拋光是（shì）指利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光（guāng）亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對（duì）工件表麵（miàn）進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋（pāo）光

機械（xiè）拋光（guāng）是靠切削或使材料表（biǎo）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，一般使用（yòng）油石條（tiáo）、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用（yòng）超精研拋的方法。超精研拋是采用特（tè）製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件（jiàn）被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用（yòng）該技（jì）術（shù）可達到（dào）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（piàn）模（mó）具常采用這種（zhǒng）方法。

化學（xué）拋光

化學拋光是（shì）材料在化學介質中讓表麵微觀（guān）凸出的部（bù）分較凹部（bù）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（de）工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光（guāng）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（lǐ）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（guāng）滑。與化學（xué）拋光相比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果（guǒ）較好。

超聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利（lì）用工具斷麵作超聲（shēng）波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液（yè）中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振（zhèn）蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝（chōng）刷工件表麵（miàn）達到（dào）拋光的（de）目的。流體動力研磨是由液壓（yā）驅動，介質主（zhǔ）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（mó）料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨拋（pāo）光

磁研磨（mó）拋光是利用磁性磨料在磁場作用下（xià）形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法（fǎ）加工效率高，質量好，加（jiā）工條件容易控製。。

電火花超聲複（fù）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（sù）度，采用超聲波與專用的高（gāo）頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複（fù）合拋光（guāng），由超聲振動和（hé）電脈衝的腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙（cāo）度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火（huǒ）花加（jiā）工、磨削等工藝後的（de）表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表（biǎo）麵（miàn）拋光機進行拋光（guāng）。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煤油。砂（shā）紙的（de）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（yú）預硬鋼，因為這樣可（kě）能（néng）會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損傷，無法達（dá）到預期拋光效果。

精拋

精（jīng）拋主要（yào）使用鑽石研磨膏。若用拋光（guāng）布輪混合鑽石研（yán）磨粉或研磨膏進行（háng）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的鑽石研（yán）磨膏和（hé）拋光布輪可用（yòng）來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留（liú）下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的（de）過程中，會使用到多種工藝，其中珩（héng）磨加工是對孔進行精整加工的一種加（jiā）工方（fāng）式。

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和零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珩磨原理（lǐ）

珩磨是利用安裝於珩磨頭（tóu）圓周上的一條或多條油石，由漲（zhǎng）開機構將油石沿（yán）徑（jìng）向漲開，使其壓（yā）向工件孔壁，以便產生一定的（de）接觸麵。同時珩磨頭旋轉和（hé）往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉（zhuǎn）運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩（héng）磨加工的特點：

加工精度（dù）高：特別是一（yī）些中小型（xíng）通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵（miàn）質量好：表麵為交叉網（wǎng）紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的（de）保持（chí）。

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

切削餘量（liàng）少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去（qù）除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺（chǐ）寸精度、圓度、直線度、圓（yuán）柱度和表麵（miàn）粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中（zhōng），進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第（dì）一個階段是脫落切削階段，這（zhè）種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸（chù）麵積（jī）很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因（yīn）接觸壓力大，加上切屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒與粘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（háng）脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段（duàn）是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行（háng），孔表（biǎo）麵越來越光，與油石接觸麵（miàn）積（jī）越來越大，單位麵積的接觸壓力下（xià）降，切削效率降低（dī）。同（tóng）時切下（xià）的切屑小而細，這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粒，而是（shì）由磨粒尖端切削（xuē）。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破（pò）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（shí）和孔（kǒng）表麵的接觸（chù）麵積越來（lái）越大，極細的切屑（xiè）堆積於（yú）油石與孔壁之間不易（yì）排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石（shí）切削能力極低，相當（dāng）於拋光。若繼續（xù）珩（héng）磨（mó），油（yóu）石堵塞嚴（yán）重而產（chǎn）生粘結性堵塞時，油石完全失去切（qiē）削能力並嚴重發熱（rè），孔的精度（dù）和表麵粗糙度均會受到影（yǐng）響（xiǎng）。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時（shí），進給機構以恒定的速度擴張進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和（hé）破碎切削，不可（kě）能產生堵塞切削現象（xiàng）。

因為當（dāng）油（yóu）石產（chǎn）生堵塞切削力下降時（shí），進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力（lì）增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作（zuò）用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

開始（shǐ）時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞（sāi）切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以（yǐ）提（tí）高效率（lǜ）。最後可（kě）用不進給珩磨，提高孔（kǒng）的精度和表麵粗糙度（dù）。