磨（mó）削之研磨拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工（gōng）藝是理想的拋（pāo）光和去毛刺方法（fǎ），特別是（shì）對於複雜的（de）內部形狀和有挑戰的表麵（miàn）加工要求（qiú）。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩（héng）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。利用具有一（yī）定黏性的（de）流動磨料介質，在（zài）一定壓（yā）力作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工（gōng）表（biǎo）麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到去（qù）除（chú）毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要（yào）的是可以（yǐ）降低待加（jiā）工表麵的粗糙度值，實現（xiàn）光整加工（gōng）目的。得益（yì）於塑性極（jí）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（nán）以加工的複雜內腔表麵，能取得（dé）較好的光整加工效果（guǒ），近（jìn）年來（lái）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、以及不規則形狀的中小型工件（jiàn）。磨粒（lì）流拋光（guāng）工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨（mó）料

　　軟磨料是由（yóu）非常細小的硬質（zhì）顆粒，混（hún）合相關液體，調製而（ér）成的半流（liú）體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘（zhān）稠度、遇熱後（hòu）是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據（jù）各（gè）自的硬度，對（duì）應不同材質的工件。例（lì）如鋁製品、銅製品工件，選用碳（tàn）化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或金（jīn）剛石更（gèng）為合適。

工（gōng）裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋（pāo）光去毛刺的效率。一來，一款夾具上（shàng）可以同時夾持多個工件，一次性（xìng）加工。二來，使（shǐ）用工裝夾具後，退模換工件時，不（bú）必每次校準，大大（dà）減少了停機時間。

工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（yún）受力，而（ér）不致於使（shǐ）工件壓傷。

PLC係統（tǒng）

　　PLC係（xì）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（kě）以讓（ràng）操作人員更（gèng）快上手，減（jiǎn）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磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均（jun1）勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及（jí）可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具（jù）(以下簡稱（chēng）研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑（huá）劑,在一定的（de）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（biǎo）麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的（de）尺寸、準確的幾何形（xíng）狀和很高的表麵（miàn）粗糙（cāo）度，這種對工件表（biǎo）麵進行最（zuì）終精密（mì）加工的方法，叫做研磨（mó）。

1.1研磨的種類

濕研將液（yè）狀研（yán）磨劑塗敷或連續（xù）加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在（zài）被加工的產品與研具間不斷地滑動與滾動，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（yán）具（jù）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（jīng）研。

半（bàn）幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研（yán）均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度（dù）要求高。

加工質量可靠。可獲（huò）得很高的（de）精度和很低的Ra值。但一般不（bú）能提高加工（gōng）麵與其他表麵之間的位置精（jīng）度。

可加工各（gè）種鋼、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（zhì）品等。

研（yán）磨（mó）廣泛用於單件小批生產中加（jiā）工各種高精度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用遊離（lí）的磨粒（lì）通過研具對工件表麵進行包括（kuò）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（gōng）件可獲得0.001mm以內的（de）尺寸誤差，表麵（miàn）粗糙度一般能達到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。 

盡管研磨已（yǐ）廣泛應用於機械加工中，並且獲得（dé）了最佳的工（gōng）藝（yì）效（xiào）果,但（dàn）人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純（chún）切削說

這種觀點認為:研磨和（hé）磨削一樣，是一種純（chún）切削（xuē）過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒（lì）對工件（jiàn）表（biǎo）麵不斷切削，靠磨（mó）粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削和（hé）擠壓作用,形（xíng）成無數條切（qiē）痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵（miàn）。它與磨削的差別隻（zhī）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可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細（xì），而獲得的精度則一序比（bǐ）一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙（cāo）度表麵（miàn）的實例，顯然這種（zhǒng）觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在（zài）研磨時，表麵發生了級性變形。即在工（gōng）件與研具表麵接觸運（yùn）動中，粗糙高凸的部位在摩擦（cā）、擠壓作用（yòng）下被“壓平”，填充了低四處，而後形成（chéng）極（jí）低的表麵粗糖度。住然（rán）而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如（rú）光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件（jiàn）在研磨（mó）前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過（guò）程。

化（huà）學作（zuò）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（jiàn）表麵活性物質在化學作用下，很快就（jiù）形成了（le）一層化（huà）合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟（ruǎn）質磨料除掉。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（jiào）低的表麵粗糙度。然（rán）而，顯微分析（xī）表明，經研磨的表層約有微米（mǐ）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斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一（yī）種觀點來解釋。事實上，研磨是磨（mó）粒（lì）對工（gōng）件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓（yā）變形（xíng）等綜（zōng）合作用的（de）結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工（gōng）過程的進展階段。

2、拋光

拋光（guāng）是指利用機械（xiè）、化學或電化學的作用（yòng），降低工件表麵粗糙度（dù），獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要（yào）是利用（yòng）拋光（guāng）工具和磨料顆粒等對工（gōng）件表麵進行的修飾加工。

2.1拋（pāo）光的分類

機械拋（pāo）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部得到平滑麵（miàn）的拋光方法，一般使用（yòng）油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作（zuò）為主，表麵質量要求高的可采用超精研（yán）拋的（de）方法。超精研拋是采用特製的磨具（jù），在含有磨料的研拋液（yè）中（zhōng），緊壓在工（gōng）件被加工（gōng）表麵上，作高速（sù）旋轉運動（dòng）。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度（dù），是（shì）各種拋光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具（jù）常采用這種方法。

化學拋光

化學拋（pāo）光是材料在化學介質中讓表麵微（wēi）觀凸出（chū）的部分較凹部分優先溶解（jiě），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）表麵粗糙度一（yī）般為Ra10 μm。

電解拋光

電解（jiě）拋光基（jī）本原理與化學拋光相（xiàng）同，即靠（kào）選擇性溶解材料表麵微小凸出部分（fèn），使表麵光滑。與化學（xué）拋光相比，它可消除陰（yīn）極反應的影響，效（xiào）果較好（hǎo）。

超聲波（bō）拋光（guāng）

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

流（liú）體拋光（guāng）

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的（de）磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的（de）。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要（yào）采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁（cí）研磨拋（pāo）光是利用磁性（xìng）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（gāo），質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋（pāo）光

為了提高表麵（miàn）粗糙度Ra為1.6 μm以上工件（jiàn）的拋光速度，采用超（chāo）聲（shēng）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（de）腐（fǔ）蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅（xùn）速降（jiàng）低其表（biǎo）麵粗糙度。

2.2拋光的（de）工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、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。然後是手工油石（shí）研（yán）磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑（jì）或冷卻劑（jì）。使用順序（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精（jīng）拋

半精拋主（zhǔ）要使用砂紙（zhǐ）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砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適（shì）用於預硬鋼，因為這樣可能會（huì）導（dǎo）致預硬鋼件表麵損傷，無（wú）法達到預期拋光效果。

精拋

精（jīng）拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布（bù）輪混合鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則通常的研磨（mó）順序（xù）是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研（yán）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（duì）零件加工的過程中，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（yǐ）被加工麵（miàn）為導向，在（zài）一定進給壓力下，通（tōng）過（guò）工具和零件的（de）相對運動去除（chú）加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋（wén）的（de）精孔加工工藝。

3.1珩磨原（yuán）理

珩磨是利用安裝於（yú）珩磨頭圓周上的一條或多（duō）條油石，由漲（zhǎng）開（kāi）機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一（yī）定的接觸麵。同時珩（héng）磨頭旋轉和往複運（yùn）動。零件不動（dòng）；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複（fù）運（yùn）動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加（jiā）工的特（tè）點：

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

表麵質（zhì）量（liàng）好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各（gè）種圓柱形孔：通（tōng）孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘（yú）量少。

糾孔能（néng）力強：采用珩磨加工工藝可以通過去除（chú）最少加工（gōng）餘量（liàng）而極大（dà）地（dì）改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度（dù）。

3.3珩磨的（de）切削過（guò）程

定壓進給珩磨

定壓進給中（zhōng），進給（gěi）機構（gòu）以恒定的壓（yā）力壓向孔壁，分三個（gè）階段。

第一個階段是脫落切削（xuē）階段，這種定壓珩磨（mó），開（kāi）始時由（yóu）於孔（kǒng）壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的（de）凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸（chù）壓力大，加（jiā）上切屑對油石粘結劑的磨（mó）耗，使磨粒與粘結劑的結合（hé）強度下降，因而有的磨（mó）粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進（jìn）行（háng），孔表麵越（yuè）來越光，與油石接觸麵積越來越大，單（dān）位麵（miàn）積的接（jiē）觸壓力下降，切削效率降低（dī）。同時切下的切屑小而細，這些切（qiē）屑對粘（zhān）結劑的磨耗也（yě）很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切（qiē）削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易（yì）破裂、崩碎而形成（chéng）新的切削刃（rèn）。

第（dì）三（sān）階（jiē）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（lái）越大，極細的切屑堆（duī）積於油石與孔壁之間不易排（pái）除，造成（chéng）油石堵塞，變得很光滑。因此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴（yán）重而產生粘結性堵（dǔ）塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均（jun1）會受到影響。此時應盡快結束珩磨（mó）。

定量進給珩磨

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

因為當油石產生堵塞切（qiē）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（yòng）增強。

用此種方法珩磨時，為了提高（gāo）孔精度和表麵粗糙（cāo）度，最後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（jìn）入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可（kě）用（yòng）不進給珩磨，提高孔的精度和表麵（miàn）粗糙（cāo）度。