磨（mó）削之研磨拋光、磨粒流與珩（héng）磨的區別

1、磨粒流工藝（yì）

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和（hé）去毛刺方法，特別是對於複（fù）雜的內部形狀和有挑戰（zhàn）的表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械（xiè）加工的光整（zhěng）加工方法。利（lì）用具有一（yī）定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的（de）待加（jiā）工表麵，磨料對材料形（xíng）成擠壓（yā）並進行微量去除，可以達到去（qù）除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等加工效果，重要的是（shì）可以降低待加工表（biǎo）麵的粗糙度值（zhí），實現光整加工目的（de）。得益於塑性極強的磨料（liào），這（zhè）種加（jiā）工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整（zhěng）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（gōng）效果，近年（nián）來這種技（jì）術在航空、航天、汽車和模（mó）具等行業得到了廣泛應用（yòng）。

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（gōng）藝，主要麵向內孔、以（yǐ）及不（bú）規則形狀的中（zhōng）小型工件。磨粒流（liú）拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟（ruǎn）磨料

　　軟磨料是由非常細小（xiǎo）的硬質顆（kē）粒（lì），混（hún）合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質（zhì），磨料顆粒的大（dà）小（xiǎo）、硬度，以及（jí）半（bàn）流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛（máo）刺質（zhì）量的（de）關鍵。磨料通常選材有碳化（huà）矽、白剛玉、金剛石等，根據各（gè）自的硬度，對應不同材（cái）質的（de）工件。例如鋁製品、銅（tóng）製品工件，選用（yòng）碳化矽磨料即可（kě）。而硬度較高的鎢鋼、合（hé）金鋼，選用（yòng）白剛玉（yù）或金剛石更為合適（shì）。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一（yī）來，一款夾（jiá）具上可以同時夾持（chí）多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模（mó）換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關（guān）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（tǒng）

　　PLC係統是整個磨粒流（liú）設備的控製（zhì）中心，PLC係統設計地簡潔、規範，既（jì）可以（yǐ）讓操作（zuò）人員更快上手，減少培訓磨合（hé）時間，又（yòu）可以減少（shǎo）設備故障率，延（yán）長設備（bèi）使用壽命。

1.2磨（mó）粒流特點

(一（yī）)可加工內腔（qiāng）複雜的零（líng）件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產（chǎn）效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將（jiāng）研磨工具(以下簡稱研具)表（biǎo）麵（miàn）嵌人磨料或敷塗磨（mó）料並添加潤滑劑,在一定（dìng）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（qiē）去一層極薄的切屑（xiè），使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀（zhuàng）和很高的表（biǎo）麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的方法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑（jì）塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料（liào）(W14～W5)在被加工的產品與研具間不（bú）斷地滑動與滾動，從而實（shí）現對工件（jiàn）的切削。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。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研（yán）均可（kě）采用。

1.2研磨的特點及應（yīng）用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量可靠。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）與其他表麵之間的位置精度。

可（kě）加工各種鋼、淬硬鋼（gāng）、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金（jīn）、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（zhōng）加工各種高精度型麵，並可用於大批大量生產中（zhōng）。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊（yóu）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（yòng）的微量切前（qián），其速度很低，壓（yā）力很（hěn）小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤（wù）差，表麵粗糙度一般能達到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（bù）提高。 

盡管研（yán）磨已廣泛應用於機（jī）械加工中，並且獲得了最佳的工藝效（xiào）果（guǒ）,但人們對研磨過程的機理有（yǒu）多（duō）種觀點。

純切削說

這種觀點認（rèn）為:研磨和磨削一（yī）樣，是一（yī）種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊（jī）、刮削和擠壓作用,形成無數條（tiáo）切痕重疊、互相（xiàng）交錯、互相抵消的加工麵。它（tā）與（yǔ）磨削的差別隻是（shì）磨粒顆粒較細，切削運（yùn）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（guò）程中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則（zé）一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工出低（dī）粗糙度表麵的實例，顯然這種觀（guān）點不全麵。

塑性變形（xíng）說

這種觀點認為在研（yán）磨時，表（biǎo）麵發生了級性變形。即在工件與研具表（biǎo）麵接觸運動中，粗（cū）糙高凸的部（bù）位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了（le）低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住（zhù）然而在研磨極（jí）軟材料（liào）(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(如光學玻璃)時，則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（jiǎn）單的壓平過程（chéng）。

化學作用說

這種觀點（diǎn）認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵（miàn）活性物質在化學作（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（xué）保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵（miàn）高（gāo）凸部位形成（chéng）的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成（chéng）的過程,最後獲（huò）得（dé）較低的表麵粗糙度（dù）。然（rán）而，顯微分析表明（míng），經研磨的表層約有微米（mǐ）程度的破壞層。這說明（míng）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（miàn）層有切削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化（huà）學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工（gōng）件（jiàn）表麵的切削、活（huó）性物質的化學作用及（jí）工件表麵擠壓變形等綜合作用（yòng）的（de）結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展（zhǎn）階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學（xué）的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮（liàng）、平整（zhěng）表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的（de）修飾加（jiā）工。

2.1拋光的分類（lèi）

機械拋光（guāng）

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的拋光方（fāng）法，一般使用油石（shí）條、羊毛輪、砂（shā）紙等，以手工操作為主，表麵（miàn）質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在（zài）含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加（jiā）工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最（zuì）好的。光學鏡片模具常采用這種方（fāng）法。

化學拋光

化學拋光是（shì）材料在化學介質中讓表（biǎo）麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解（jiě），從而得到平（píng）滑麵。該方法可以拋光形（xíng）狀（zhuàng）複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光得到的表麵粗糙度一（yī）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（zé）性溶解材料表麵微小凸出（chū）部分，使表麵光滑。與化學拋（pāo）光相比，它可消除陰極反應的影響，效果（guǒ）較好。

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨（mó）料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料（liào）懸浮（fú）液中並一起置於超（chāo）聲波（bō）場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工（gōng）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（jí）其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到拋（pāo）光的目的。流體動力研磨是由液（yè）壓驅動，介質主要采用在較低壓力（lì）下流（liú）過性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入（rù）磨料製成（chéng），磨料可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨拋光

磁研磨（mó）拋（pāo）光是利用磁（cí）性磨料在（zài）磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種（zhǒng）方法加工效率高，質（zhì）量好，加（jiā）工條件容易控製。。

電火（huǒ）花超聲複合拋（pāo）光

為了提高表麵粗糙（cāo）度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與（yǔ）專用的高頻窄脈（mò）衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動（dòng）和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅（xùn）速降低其（qí）表（biǎo）麵粗糙度。

2.2拋光的（de）工藝（yì）過程

粗（cū）拋

精銑、電火花（huā）加工、磨削等工藝後的表（biǎo）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（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（shǐ）用順序為（wéi）180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油（yóu）。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙隻用（yòng）適（shì）於淬硬的模具鋼（gāng）(52 HRC以上)，而不適用於預（yù）硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損傷，無法達到預期（qī）拋（pāo）光（guāng）效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪（lún）混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨（mó），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（de）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（xià）的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零（líng）件加工的（de）過程中，會使用到（dào）多種工藝，其中珩磨加工是對孔進（jìn）行精整加工（gōng）的（de）一種（zhǒng）加工方式。

珩磨工藝是一種以被加（jiā）工（gōng）麵為導向，在（zài）一定進（jìn）給壓力（lì）下（xià），通過工具和零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切（qiē）削軌（guǐ）跡（jì）為交叉（chā）網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩（héng）磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使（shǐ）其壓向工件孔（kǒng）壁（bì），以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

珩（héng）磨的（de）切削（xuē）有三種模式：定壓進（jìn）給（gěi）珩磨、定量進給珩磨（mó）、定壓-定（dìng）量進給珩磨。

3.2珩磨加工（gōng）的特點：

加工精度高：特（tè）別是一些中（zhōng）小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表（biǎo）麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤（rùn）滑油的（de）存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各（gè）種圓柱形孔：通孔、軸向（xiàng）和徑向有間斷的孔（kǒng）

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工藝可以（yǐ）通過去除最少加工餘量而極大（dà）地改善孔和外圓的尺寸精（jīng）度、圓度（dù）、直線度、圓（yuán）柱度和（hé）表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削（xuē）過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構（gòu）以恒定的壓力（lì）壓向孔壁，分（fèn）三個階段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓（yā）珩磨，開始時由於孔壁粗（cū）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。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒與粘結（jié）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（háng）脫落，油石麵即露（lù）出新磨粒，此即油石自（zì）銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的（de）進行（háng），孔表麵越來越光（guāng），與油石接觸麵積（jī）越來越大，單位（wèi）麵（miàn）積的接（jiē）觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑（xiè）小而細，這些（xiē）切屑對粘結（jié）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（lì），而（ér）是由磨粒尖端切削。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刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼（jì）續珩磨時油石和孔（kǒng）表麵的（de）接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵（miàn）粗糙度均會受（shòu）到（dào）影響。此時應盡快結束珩磨。

定量（liàng）進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機（jī）構以恒定的速度擴張進給，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，不可能產生堵塞（sāi）切削現象。

因為當油石產生堵塞切削力（lì）下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從（cóng）而使磨粒脫落（luò）、破碎，切（qiē）削作用增強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔（kǒng）精（jīng）度和表麵粗糙度，最（zuì）後可用不進給（gěi）珩磨一定時間。

定壓（yā）－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當（dāng）油石（shí）進入（rù）堵塞切削階段時，轉換為定（dìng）量進給珩磨，以（yǐ）提高（gāo）效率。最後可用不進給珩（héng）磨，提高孔的精度和表麵粗（cū）糙度。