磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工（gōng）藝

磨料流加（jiā）工(AFM)工藝是理想的拋光（guāng）和去毛（máo）刺方（fāng）法，特別是（shì）對於複雜的內部形狀和有挑戰的（de）表麵加工要求。

磨粒流加工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又（yòu）稱為擠壓珩（héng）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加工方（fāng）法。利用（yòng）具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力（lì）作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料（liào）對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極強（qiáng）的磨料，這（zhè）種加工技術幾乎可以對任意形狀（zhuàng）的表麵進行光（guāng）整加工，尤其是針對難以加（jiā）工的複（fù）雜內（nèi）腔表麵，能取（qǔ）得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣（guǎng）泛（fàn）應（yīng）用。

1—活塞（sāi）　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（zhì）進行拋光（guāng）去毛（máo）刺的工藝，主要麵（miàn）向內孔、以及不規則形狀的中小型工（gōng）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（xì）統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相（xiàng）關液體，調製而成（chéng）的半流體（tǐ）狀態的介質，磨料（liào）顆粒的（de）大小、硬度，以（yǐ）及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳（tàn）化（huà）矽（guī）、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的（de）工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛（gāng）玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具（jù）的原因是，為了提高工件拋光（guāng）去毛（máo）刺的效（xiào）率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個（gè）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，大大減少了停（tíng）機時間。

工（gōng）裝夾具設計的（de）關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保（bǎo）持（chí）工（gōng）件均勻受力，而不致（zhì）於使工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係（xì）統是整個磨粒流設備（bèi）的控製中心，PLC係統設（shè）計地簡潔、規（guī）範，既可（kě）以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少（shǎo）設備故障率，延長設備（bèi）使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複（fù）雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三（sān）)可實現自動化生產

(四)生產效率高（gāo）

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研（yán）磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研（yán）具)表麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓（yā）力作用下，使工件（jiàn）和研具（jù）接觸並做（zuò）相對運動，通過磨料作用，從工件表麵（miàn）切（qiē）去一層極（jí）薄的切屑，使工件具有精確（què）的尺寸、準確的幾何形狀和很高的（de）表麵粗糙度（dù），這（zhè）種（zhǒng）對工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

濕研將液狀研磨劑塗（tú）敷或連續加注於研具表（biǎo）麵，使磨料(W14～W5)在（zài）被加工（gōng）的產品與（yǔ）研具間不斷地滑動與滾（gǔn）動，從（cóng）而（ér）實現對工件的（de）切削。濕研應用（yòng）較多。

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

半（bàn）幹研所用研磨（mó）劑（jì）為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的（de）特點及應用範圍（wéi）

設備簡單（dān），精度要求（qiú）高。

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

可（kě）加工各種鋼、淬硬鋼（gāng）、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其合金、硬（yìng）質（zhì）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加工各種高（gāo）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（chà），表麵粗糙度（dù）一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾何（hé）形狀精度（dù）和一些（xiē）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（zhōng），並且獲得（dé）了最佳的工藝效（xiào）果,但人們對研磨過（guò）程的機理有多種觀點。

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。最終精度的獲得是由（yóu）很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的（de）尖劈（pī）、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重（chóng）疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆（kē）粒較細，切削運動不盡相同而（ér）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。例如，研磨（mó）過程（chéng）中使用的磨（mó）料粒度（dù）一序比一序細，而獲得的（de）精度則一序比（bǐ）一序高。但這種觀點解釋不了用（yòng）軟磨料（liào）加工硬材（cái）料，用大顆粒磨粒卻能加工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，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦（cā）、擠（jǐ）壓作用下被“壓平”，填（tián）充了低四處（chù），而後形成極低的表麵粗糖（táng）度。住然而在研磨（mó）極（jí）軟（ruǎn）材料（liào）(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的;而用軟基體拋光硬（yìng）材料(如（rú）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，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用（yòng）說（shuō）

這種觀點（diǎn）認為:被研磨（mó）表麵出現（xiàn）了化學變化過程。工件表麵活性物質在化（huà）學作用下，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，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是（shì）工（gōng）件表麵高凸部位（wèi）形成（chéng）的化合物薄膜不斷被除掉又（yòu）很快形成的過程,最後獲（huò）得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研（yán）磨的表層約有微米程度的破壞層。這（zhè）說明研磨不僅是磨料（liào）去除化合物薄膜的不斷（duàn）形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加（jiā）速了研磨過程。顯（xiǎn）然化學作用說也不全（quán）麵。

綜上所述，研磨過程（chéng）不可能由一種（zhǒng）觀點來解（jiě）釋。事（shì）實上，研（yán）磨是磨粒對工件表麵的切削、活（huó）性物質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次（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（zhǐ）利用機械、化學或電化學的（de）作用，降低（dī）工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵（miàn）的（de）加工方法。主要是利用拋光工具和磨（mó）料（liào）顆粒等對工（gōng）件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械（xiè）拋（pāo）光是靠切削（xuē）或使（shǐ）材（cái）料表麵發生塑性變（biàn）形（xíng）而去掉（diào）工件（jiàn）表麵凸出部得到（dào）平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂（shā）紙等，以手工操作為主（zhǔ），表（biǎo）麵質量要求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采（cǎi）用特製的磨（mó）具，在含（hán）有磨料的研拋（pāo）液中，緊壓在工（gōng）件被加工表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）運動。利用該技術可達（dá）到（dào）Ra0.008 μm的表（biǎo）麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最（zuì）好的。光學（xué）鏡片模具常采用這種（zhǒng）方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質（zhì）中讓表麵微觀凸出的部分較凹（āo）部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀（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般為Ra10 μm。

電解拋（pāo）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小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除陰極（jí）反應的影響，效果較好。

超（chāo）聲波拋光

超聲拋光是利用工具（jù）斷麵作超（chāo）聲（shēng）波振動，通過磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬（yìng）材料的（de）一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起（qǐ）置於超聲波場中，依靠（kào）超聲波的（de）振蕩作用，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（yè）體及（jí）其攜帶的（de）磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的。流（liú）體（tǐ）動力研磨是（shì）由液壓驅動，介質主要采用在（zài）較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚（jù）合物狀物（wù）質)並摻入磨料製成，磨（mó）料可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用磁性磨（mó）料在磁場作用下形成磨料刷（shuā），對工（gōng）件磨削加工。這（zhè）種方法加工（gōng）效率高，質量好，加（jiā）工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋（pāo）光

為了提（tí）高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超（chāo）聲波與專用的高頻窄脈衝高（gāo）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腐蝕（shí）同時作用於（yú）工件表麵，迅速降低其表麵粗（cū）糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝（yì）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（mó），條（tiáo）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（shǐ）用砂紙和煤油。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（shàng）)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預（yù）期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若（ruò）用（yòng）拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，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（shí）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（de）發狀磨痕。

4、珩磨（mó）

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

珩磨工藝是（shì）一種（zhǒng）以被加工麵為導（dǎo）向，在一定進給壓力下，通過工具（jù）和零件的相對運動（dòng）去除加工（gōng）餘量，其切削軌跡為交（jiāo）叉網（wǎng）紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨（mó）是利用（yòng）安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構（gòu）將油石沿（yán）徑向漲開，使（shǐ）其壓向工（gōng）件孔壁，以便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複（fù）運動。零件不動（dòng）；或者珩磨頭（tóu）隻做旋轉運動（dòng），工件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的（de）切削有三種模式（shì）：定壓進給珩磨、定量進給珩磨（mó）、定壓-定量進給珩磨。

3.2珩磨（mó）加工（gōng）的特點：

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

表麵質量好：表麵為交叉（chā）網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主（zhǔ）要加工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾（jiū）孔能力強：采用珩磨加工工藝可（kě）以通（tōng）過去除（chú）最少加工餘量而（ér）極（jí）大地改善孔和外圓的尺寸（cùn）精度、圓度、直線度、圓柱度和（hé）表麵粗（cū）糙度。

3.3珩磨的切削過程

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（bì），分三個階段。

第一（yī）個階段（duàn）是脫落切削階（jiē）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（kǒng）壁的（de）凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結（jié）合（hé）強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即（jí）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（mó）的進行，孔（kǒng）表麵越來越光（guāng），與（yǔ）油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（qiē）屑小（xiǎo）而細，這些切屑對粘結劑的磨（mó）耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削（xuē）不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端（duān）切削。因而磨粒尖端負（fù）荷很（hěn）大，磨粒易（yì）破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三（sān）階段為堵（dǔ）塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大（dà），極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石（shí）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（yóu）石堵（dǔ）塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完（wán）全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到（dào）影響。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

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

因為當油石產生堵（dǔ）塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時（shí）珩磨壓力增高，從而使磨粒（lì）脫落、破碎，切削作（zuò）用增強。

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

定壓（yā）－－定量進給珩磨

開始時以定壓（yā）進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉（zhuǎn）換為定（dìng）量進（jìn）給（gěi）珩磨（mó），以提高效率。最後可用不進給珩磨，提（tí）高孔的精度（dù）和表（biǎo）麵粗糙度。