磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區（qū）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，特別是對於複雜的內部形狀和有（yǒu）挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加工（gōng）技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓（yā）珩磨技術，起源於20世紀60年（nián）代，是一種區別於傳統機械加工的光整（zhěng）加（jiā）工（gōng）方法。利用（yòng）具（jù）有一（yī）定黏性的流動磨（mó）料介質，在一定壓力作用下（xià），通過引導流（liú）過（guò）工件的（de）待加工表麵，磨料對材料形成（chéng）擠（jǐ）壓並進行微量去除，可（kě）以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的（de）是可以降低待加工表麵的（de）粗糙度值，實現光整加工目的。得（dé）益（yì）於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加（jiā）工的複（fù）雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年（nián）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（gōng）件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過（guò）半流體（tǐ）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（xiǎo）型（xíng）工件。磨（mó）粒流拋（pāo）光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統（tǒng）：

軟磨料

　　軟磨料是（shì）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（zhuàng）態的介質，磨料顆粒的大（dà）小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是（shì）影響拋光去毛（máo）刺（cì）質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽（guī）、白剛玉（yù）、金剛石等，根據各自的硬度，對應不（bú）同材質的工（gōng）件。例如鋁製品、銅製品工件，選（xuǎn）用碳化矽磨（mó）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合適。

工（gōng）裝夾具

選用夾具的原（yuán）因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必（bì）每次校準，大大減少了停機時間。

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

PLC係（xì）統

　　PLC係統是整個（gè）磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓（ràng）操作（zuò）人員更快上（shàng）手，減少培訓磨合時間（jiān），又可以減少設備故障率，延長設備使用（yòng）壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複（fù）雜的零件

(二)均勻性和（hé）重複（fù）性好（hǎo）

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性（xìng）及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研（yán）磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨（mó）料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研（yán）具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工（gōng）件具（jù）有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的（de）表麵（miàn）粗糙度（dù），這種（zhǒng）對工件表（biǎo）麵進行最終精密加工的（de）方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕（shī）研將液狀研（yán）磨劑塗敷或連續加注於（yú）研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產（chǎn）品與研具間不（bú）斷地滑動與滾動，從而實現對工件的（de）切削。濕研應用較多。

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

半（bàn）幹研所用研磨（mó）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（fàn）圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很（hěn）高（gāo）的精度和很（hěn）低的Ra值。但一般不能（néng）提高加工麵與其他表麵之間的（de）位置精度。

可加工各種鋼（gāng）、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、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產中加工（gōng）各種高精度型（xíng）麵，並可用於（yú）大批大量（liàng）生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理和化學綜合作用的微（wēi）量切前，其速度很低，壓（yā）力很小，經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（dá）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。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工（gōng）藝效果,但人們對研磨過程的機理（lǐ）有多種觀點。

純切（qiē）削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過（guò）程。最終精度的（de）獲得是由很多微（wēi）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（yā）作用,形成無數條（tiáo）切痕重疊、互相交錯、互（hù）相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒較細，切削運動不盡相同（tóng）而已。這種觀（guān）點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導工作。例（lì）如，研磨過（guò）程中使用的磨（mó）料粒度一序比一序（xù）細，而獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點（diǎn）解釋不了用（yòng）軟磨料加（jiā）工硬材料，用大顆（kē）粒磨粒卻能加工出低（dī）粗糙（cāo）度表麵的實（shí）例，顯然這（zhè）種觀點不全麵。

塑（sù）性變形說

這（zhè）種觀點認為在研磨時（shí），表麵發生了級性變形。即（jí）在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部（bù）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。住然而在（zài）研磨極軟材料(如（rú）鉛、錫等（děng）)時，產（chǎn）生塑（sù）性變形是有（yǒu）可能（néng）的;而（ér）用軟基體拋光硬材（cái）料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工（gōng）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

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學（xué）變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下（xià），很快就形成了一（yī）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。研磨過（guò）程就是工件表麵高凸部（bù）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（huò）得（dé）較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表（biǎo）明，經研磨（mó）的表層約有微米程度的破壞層。這（zhè）說明研磨不（bú）僅是磨料去除化合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對（duì）表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也（yě）不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能（néng）由一種觀點來解（jiě）釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性（xìng）物質的化學作用及（jí）工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作（zuò）用的主次程度取決於加（jiā）工性（xìng）質及（jí）加工過程的進展（zhǎn）階段。

2、拋光

拋光是指（zhǐ）利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具（jù）和磨料顆粒（lì）等對工件表麵（miàn）進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光（guāng）

機械拋光（guāng）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部得到平滑麵的拋光方法，一般使用（yòng）油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超（chāo）精（jīng）研拋（pāo）的方法。超精研（yán）拋是采（cǎi）用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高（gāo）速旋轉運動。利用該技術可達到（dào）Ra0.008 μm的表麵粗糙度（dù），是各種拋光方（fāng）法中表麵粗糙度最（zuì）好的。光學（xué）鏡（jìng）片模具常采用這（zhè）種方法。

化學拋光

化學拋光是材料（liào）在化學介質中讓表麵微觀凸（tū）出的部分較凹部分優（yōu）先溶解，從（cóng）而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀（zhuàng）複（fù）雜的工件，可（kě）以同時拋光很多工件，效率高（gāo）。化學拋光得到的表（biǎo）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（wēi）小凸出（chū）部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它（tā）可消除陰極（jí）反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過（guò）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（kào）超聲（shēng）波的振蕩作用，使（shǐ）磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動（dòng）的液體及其攜帶的磨粒（lì）衝刷工件表（biǎo）麵達到拋光的目的（de）。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）的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻（chān）入磨料製成，磨料可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性（xìng）磨料在磁場（chǎng）作用下形成磨料刷，對工件（jiàn）磨削加（jiā）工。這種方法加工效（xiào）率高，質（zhì）量好，加工（gōng）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以上工件的拋（pāo）光速度，采用超（chāo）聲波與專用（yòng）的高頻窄脈衝高峰值電（diàn）流的脈衝電源（yuán）進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作（zuò）用於工件表（biǎo）麵，迅速降低其表麵（miàn）粗糙度。

2.2拋光的工藝過程（chéng）

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選（xuǎn）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（shì）手工油石研磨（mó），條狀油石加煤（méi）油作為潤滑劑或冷卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半（bàn）精拋

半（bàn）精拋主要使用砂紙和（hé）煤油。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)，而不（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用（yòng）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（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#號砂紙留下的發（fā）狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工（gōng）的過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔（kǒng）進行精整加工的一種加工方式。

珩磨工藝是一種以被（bèi）加工麵為導向，在一定進給壓力（lì）下，通過工具和零件的相（xiàng）對運動去除（chú）加工（gōng）餘量，其切削軌跡為交叉網（wǎng）紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨（mó）是（shì）利用安裝於珩磨頭圓周上的一條（tiáo）或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲（zhǎng）開，使其壓向工件孔壁（bì），以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋（xuán）轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件（jiàn）往複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩（héng）磨加工的特點：

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

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

加工範圍（wéi）廣：主要加工各種圓柱形孔：通（tōng）孔、軸向和（hé）徑向有間斷的孔

切削餘量少（shǎo）。

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

3.3珩磨（mó）的切削過程（chéng）

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削（xuē）階段（duàn），這種定（dìng）壓珩磨，開始（shǐ）時由（yóu）於孔壁粗糙，油（yóu）石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出（chū）部分很快被磨去。而（ér）油石（shí）表（biǎo）麵（miàn）因接觸壓力大，加上切（qiē）屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合（hé）強度下降，因而有的磨（mó）粒（lì）在切削壓力的作用下自行脫（tuō）落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自（zì）銳。

第二階（jiē）段是破（pò）碎切削階（jiē）段，隨著（zhe）珩磨的進行（háng），孔表麵越來越光，與油（yóu）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，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小（xiǎo）。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負（fù）荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的（de）切削刃。

第三階段為（wéi）堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和（hé）孔表麵的接觸麵積（jī）越來越大，極細的切（qiē）屑堆積於油石與孔壁之間（jiān）不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑（huá）。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性（xìng）堵塞時，油石完全失去切削能力（lì）並（bìng）嚴重（chóng）發熱，孔（kǒng）的精度（dù）和表麵粗糙度均會受到（dào）影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨（mó）時，進給機構以恒（héng）定的（de）速（sù）度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件（jiàn）。因此珩磨（mó）過程隻存（cún）在脫落（luò）切削和破碎（suì）切削，不可能產（chǎn）生堵塞（sāi）切削現象。

因為當油（yóu）石產生堵塞切削力下降時，進給量大於實際（jì）磨削量，此時珩磨壓力增高，從（cóng）而使磨粒脫落、破碎，切削作（zuò）用增強。

用（yòng）此種方法珩磨時，為了（le）提（tí）高孔精度和表麵（miàn）粗糙度，最後（hòu）可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入（rù）堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效（xiào）率。最後可用不進給（gěi）珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。