磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝（yì）是理想的（de）拋光和去毛刺方法，特別是對於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨（mó）粒流加（jiā）工技術（shù）（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為（wéi）擠壓珩磨技術，起源（yuán）於20世紀60年代，是一種區（qū）別於傳統機械加工（gōng）的光整加工方（fāng）法。利用具有一（yī）定黏性的流動磨料介質，在一（yī）定壓力（lì）作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到（dào）去除毛（máo）刺飛邊、孔口倒圓等加工效（xiào）果，重要的是可以（yǐ）降（jiàng）低（dī）待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現光整加工目的。得益（yì）於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎（hū）可以對任意形狀的表（biǎo）麵進行光整加（jiā）工，尤其是針對（duì）難（nán）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（zhǒng）技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛（fàn）應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸體

1.1工藝係（xì）統

磨粒流，簡單來說，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（kǒng）、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝（yì）包含三個核心要素，即軟（ruǎn）磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨（mó）料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調（diào）製而（ér）成的（de）半流體狀態的介質（zhì），磨料顆粒的大小、硬（yìng）度，以及半（bàn）流體的粘稠度、遇熱（rè）後是否（fǒu）會黏貼工件，是影響拋光去（qù）毛刺（cì）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（zì）的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品（pǐn）、銅製（zhì）品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾（jiá）具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾（jiá）具上（shàng）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，不必每次校準（zhǔn），大大減少了停機（jī）時間。

工裝夾具設（shè）計的關鍵在於，在提（tí）升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致（zhì）於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設（shè）備的（de）控製中心，PLC係（xì）統設計（jì）地簡潔（jié）、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（shè）備（bèi）故障率，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（hé）重（chóng）複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性（xìng）好

(六)加工表麵質好（hǎo）

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑（huá）劑,在一定（dìng）的壓（yā）力作用（yòng）下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過（guò）磨料（liào）作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑（xiè），使工件（jiàn）具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高（gāo）的（de）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（zhǒng）類

濕研將液（yè）狀研磨劑塗（tú）敷或連（lián）續加注於（yú）研具（jù）表麵（miàn），使磨料(W14～W5)在被加工的產品（pǐn）與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾（gǔn）動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻（yún）地壓嵌在研具表層（céng）上（shàng），研磨時需在研具表麵塗以少量的（de）潤滑（huá）劑。幹研多用於精研。

半幹研所用（yòng）研磨劑為糊狀的（de）研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量（liàng）可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵（miàn）與其他表（biǎo）麵之間的位置精度。

可（kě）加工各種鋼（gāng）、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁（lǚ）及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等（děng）。

研（yán）磨廣泛用於單件（jiàn）小批生產中加工各種高精度型（xíng）麵，並可用（yòng）於大批大量生產中。

1.3研（yán）磨機（jī）理（lǐ）

研（yán）磨的實質是用遊離（lí）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量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗（cū）糙度一般（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾（jǐ）何形狀精度和一些位置精度（dù）也（yě）可進一步提高。 

盡管研磨已（yǐ）廣（guǎng）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（chéng）的機理有多種觀點。

純切削說（shuō）

這種觀點認為:研磨（mó）和磨削一樣，是一種純切削過程。最終精度（dù）的獲得是由很多（duō）微（wēi）小的硬（yìng）磨粒對工（gōng）件表麵不斷切削，靠（kào）磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消（xiāo）的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細（xì），切削運動不盡相同而已（yǐ）。這種觀點在實際過程中可以解釋許多（duō）現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中使用的磨料粒（lì）度一序（xù）比一序細，而獲得的精度則一序（xù）比一序高。但這種（zhǒng）觀點解釋不（bú）了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒（lì）卻能加工出低（dī）粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑（sù）性變形說

這（zhè）種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）生了級性變形（xíng）。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗（cū）糙高凸的部位（wèi）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。住然而在研（yán）磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能（néng）的;而用軟（ruǎn）基體拋光（guāng）硬（yìng）材料(如光（guāng）學玻璃)時，則很（hěn）難解釋為塑性變形。實際上（shàng），工件在研磨前後有質量變化，這（zhè）說明不是簡單的（de）壓平過程（chéng）。

化學作用說（shuō）

這（zhè）種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變（biàn）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（céng）化合物薄膜;這層薄（báo）膜具有化學保護作用，但（dàn）能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表（biǎo）麵高凸部位形成的化合物薄膜不（bú）斷被除掉又（yòu）很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明（míng），經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這（zhè）說明研磨不僅是（shì）磨料去除化合（hé）物薄膜（mó）的不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化（huà）學作用則加速了研（yán）磨（mó）過程。顯然化（huà）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來解釋（shì）。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物（wù）質的化學作用（yòng）及工件表麵擠壓變形等綜合（hé）作用的結果。某一（yī）作用的主次（cì）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和磨料顆（kē）粒等（děng）對工件（jiàn）表麵（miàn）進行的修飾加工（gōng）。

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（shēng）塑性變形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋（pāo）光方法（fǎ），一般使用油石條（tiáo）、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為（wéi）主，表麵質量（liàng）要求高的可采（cǎi）用超精研拋的方法。超精研拋是采用特（tè）製（zhì）的（de）磨具，在含有磨料的研（yán）拋液中，緊壓在工件被加工表麵（miàn）上，作高速旋轉運動。利用該技（jì）術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度（dù）最好（hǎo）的（de）。光學鏡片模具常采用這（zhè）種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介（jiè）質中讓表（biǎo）麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解（jiě），從而得（dé）到平滑麵。該方法可以拋光形（xíng）狀複雜的工件，可以同時拋光很（hěn）多工件，效（xiào）率高。化學拋光得到的表（biǎo）麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解（jiě）拋光

電解（jiě）拋光基（jī）本原理與化學拋光相同，即靠選（xuǎn）擇性溶解材料表麵（miàn）微小（xiǎo）凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比（bǐ），它可消除陰極反（fǎn）應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是（shì）利用工具斷麵作超聲波振（zhèn）動，通過磨料懸浮液拋光脆硬（yìng）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（yú）超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體（tǐ）拋光（guāng）

流體拋光是（shì）依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流體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)並摻入（rù）磨料製成，磨料可采用碳化矽（guī）粉末。

磁研磨拋光

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

電（diàn）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（jiàn）的拋光速度，采用超聲波與專用的高頻窄（zhǎi）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（diàn）脈衝的腐蝕同時作（zuò）用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋（pāo）光的工藝過程

粗拋

精銑、電（diàn）火花加工（gōng）、磨（mó）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。然後是手工油石研磨，條狀（zhuàng）油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑（jì）。使用順序（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的（de）號數依次（cì）為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際（jì）上#1 500砂紙隻用適於（yú）淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而（ér）不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件（jiàn）表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏（gāo）。若（ruò）用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則（zé）通常的研磨（mó）順（shùn）序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨（mó）膏和拋光（guāng）布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下（xià）的發狀磨痕。

4、珩磨

在（zài）對零件加工的過程（chéng）中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精整加（jiā）工的一種加工方式。

珩（héng）磨工藝是（shì）一種以被加工麵為導（dǎo）向，在一（yī）定進給壓力下，通過工具和零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加（jiā）工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利（lì）用安裝於珩磨頭圓周上的（de）一條或多條油石，由（yóu）漲開機構將油石沿徑（jìng）向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和（hé）往複運動。零件不（bú）動；或者珩（héng）磨頭隻做旋轉運動，工件（jiàn）往複運動，從而（ér）實現（xiàn）珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

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

表麵質量好：表麵為交叉網紋（wén），有利於（yú）潤滑油的存儲（chǔ）及油（yóu）膜的（de）保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的（de）孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以通過去除（chú）最少加工餘量而極大地改善孔和外圓（yuán）的（de）尺寸精度（dù）、圓度、直線度、圓柱度（dù）和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進（jìn）給機構以（yǐ）恒定的壓力（lì）壓向孔（kǒng）壁，分三（sān）個階段。

第一（yī）個階段是脫落（luò）切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出（chū）部分很快被磨去。而油（yóu）石表麵因接觸壓力大（dà），加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與（yǔ）粘結劑的結（jié）合（hé）強度下降，因而有的磨粒在切削（xuē）壓力的作用（yòng）下自行脫（tuō）落，油（yóu）石麵即露出新磨（mó）粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切（qiē）削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越（yuè）光，與油石（shí）接觸麵積（jī）越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同（tóng）時切下的切屑小而細，這（zhè）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，而是由磨粒（lì）尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破（pò）裂、崩（bēng）碎而形成新的切削刃。

第三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（yuè）大，極細的切屑堆積（jī）於油石與孔壁之間不易排除，造成油（yóu）石（shí）堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當（dāng）於（yú）拋光。若繼續（xù）珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完（wán）全失去切削（xuē）能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受（shòu）到影響。此時應（yīng）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（yǐ）恒定（dìng）的（de）速度擴張進給，使（shǐ）磨粒強製性地切入（rù）工件。因此珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和破（pò）碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切（qiē）削力下降時（shí），進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增（zēng）高，從而使磨（mó）粒（lì）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（yā）－－定（dìng）量進（jìn）給珩磨

開始時以定壓進給珩磨（mó），當油石進入（rù）堵塞切削（xuē）階段時，轉換為定量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最後（hòu）可（kě）用不進給珩（héng）磨，提高孔的精度和表麵粗（cū）糙度。