磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩磨（mó）的區別

1、磨粒流工（gōng）藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光（guāng）和去毛刺方法（fǎ），特別是對於複雜（zá）的內部形狀和有挑戰的表麵加工（gōng）要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起（qǐ）源於20世紀60年代，是一種區別（bié）於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定（dìng）壓力作用（yòng）下，通過引（yǐn）導流過工件的待加工表麵（miàn），磨料對材料形（xíng）成（chéng）擠壓並進行（háng）微量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目（mù）的（de）。得益於塑性極強（qiáng）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（gōng），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（jiā）工效（xiào）果（guǒ），近年來（lái）這種技術在航空（kōng）、航天、汽車（chē）和模具（jù）等行（háng）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（tǒng）

磨粒流，簡單（dān）來說，就是一種通過半流體介（jiè）質進行（háng）拋光去毛刺的（de）工藝，主要麵向（xiàng）內孔、以及不規（guī）則形狀的中小型（xíng）工件。磨粒流拋光（guāng）工藝包含三個核心要素，即（jí）軟磨料、夾（jiá）具與（yǔ）PLC係統：

軟磨料

　　軟磨（mó）料是由非常細小的硬質顆粒（lì），混合相關（guān）液體，調製而成的半（bàn）流體狀態的介質，磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是（shì）否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選（xuǎn）材有（yǒu）碳化矽、白剛玉、金剛石等（děng），根據各（gè）自（zì）的硬度，對應不同材質的（de）工件。例如鋁製品、銅製品工件，選（xuǎn）用碳化矽磨料（liào）即可。而硬（yìng）度（dù）較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白剛玉或（huò）金剛石更為（wéi）合適。

工裝（zhuāng）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（gōng）件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如（rú）何（hé）保持工件均勻受力，而不致於使工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製（zhì）中心，PLC係統設計地簡潔（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（shǎo）設備故障率，延長設備使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜（zá）的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可（kě）實現（xiàn）自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

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

1.1研磨的種（zhǒng）類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注（zhù）於（yú）研具表麵，使磨（mó）料(W14～W5)在（zài）被加（jiā）工的（de）產品與研具間不斷（duàn）地滑動與滾動，從而實現對（duì）工件的切削。濕研應用較多。

幹研將（jiāng）磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌在研具表（biǎo）層上，研磨時需在研具表麵塗以（yǐ）少量的潤滑劑。幹研多用（yòng）於精研。

半幹研（yán）所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用（yòng）。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

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

可加工各種（zhǒng）鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及（jí）某些塑料製品等。

研磨（mó）廣（guǎng）泛用於單件小批（pī）生產中加工各（gè）種高精度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用（yòng）遊離的磨粒通過研具對（duì）工件表麵進（jìn）行包括物（wù）理和（hé）化學綜（zōng）合作用的微量切前，其速（sù）度很低，壓力很小，經（jīng）過研磨的工件（jiàn）可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一（yī）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（tí）高。 

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

純切削說

這種觀（guān）點認為:研（yán）磨和（hé）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、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數（shù）條切痕重疊、互（hù）相交錯、互（hù）相抵消（xiāo）的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒（lì）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（xǔ）多現象，也能指導工作。例如，研磨過程（chéng）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（xù）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（lì）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（xíng）說

這種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）生了（le）級性變形。即在工件與研具表麵接（jiē）觸運動中，粗糙高凸（tū）的部位在摩擦、擠壓（yā）作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵（miàn）粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變（biàn）形是（shì）有可能的;而用軟基體拋（pāo）光硬材料(如光學（xué）玻（bō）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（huà），這說明不是簡單的壓平過（guò）程。

化學作用（yòng）說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化（huà）學變化過程（chéng）。工件表麵活性物質在化學作用下，很快（kuài）就形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有化（huà）學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物（wù）薄膜不斷被除掉又很快形成的過程,最（zuì）後獲得較低的（de）表麵粗糙度。然而，顯微分析表明（míng），經研磨（mó）的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨（mó）不僅是（shì）磨料去除化合物薄膜（mó）的（de）不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而（ér）化（huà）學作用則加速了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜（zōng）上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨（mó）是磨粒對工件表麵的切削、活（huó）性物質的（de）化學作（zuò）用及工件表麵擠壓變（biàn）形等綜合作用的結果。某一作用（yòng）的（de）主次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（xué）或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲（huò）得光亮、平整（zhěng）表麵的（de）加工方法。主要（yào）是利用拋光工具和磨料（liào）顆粒等（děng）對工件表（biǎo）麵進（jìn）行的修飾加工。

2.1拋光的分類（lèi）

機械拋光

機械（xiè）拋光是靠切削或使材料表麵（miàn）發生塑性變形而去掉工件（jiàn）表麵凸出部得到平滑（huá）麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手（shǒu）工操作為（wéi）主（zhǔ），表麵質量要求高的可（kě）采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊（jǐn）壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術（shù）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（zuì）好的。光（guāng）學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學（xué）拋光（guāng）是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部（bù）分較凹部分優先（xiān）溶（róng）解，從而得到（dào）平（píng）滑麵（miàn）。該方法可以拋光形狀複雜的工件（jiàn），可以（yǐ）同時拋光很多工（gōng）件，效率高。化學拋光得到的（de）表麵粗（cū）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（tū）出部分，使表（biǎo）麵光滑（huá）。與（yǔ）化學拋（pāo）光相比（bǐ），它可消除陰極（jí）反應的影響，效（xiào）果較好。

超（chāo）聲波拋光

超聲拋（pāo）光是利用（yòng）工具斷麵作超聲波（bō）振動，通（tōng）過磨料（liào）懸浮（fú）液（yè）拋光脆（cuì）硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並（bìng）一起置於超聲波場中，依靠（kào）超聲（shēng）波的振蕩作（zuò）用，使磨（mó）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衝刷工件表麵達到拋（pāo）光的（de）目的。流體（tǐ）動力研磨是（shì）由液壓驅動，介（jiè）質主（zhǔ）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)並摻入磨料製（zhì）成（chéng），磨料可（kě）采用碳化矽粉末。

磁研磨（mó）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（duì）工件磨削加工。這種（zhǒng）方法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲（shēng）複合拋光（guāng）

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工（gōng）件的拋光速度，采用超聲波與專用的高（gāo）頻窄脈（mò）衝高（gāo）峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和（hé）電（diàn）脈衝的腐蝕同（tóng）時作（zuò）用於工件（jiàn）表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）藝過程（chéng）

粗拋（pāo）

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表（biǎo）麵可以選擇轉（zhuǎn）速在35 000～40 000 r/min的（de）旋轉表麵拋光機進行（háng）拋光。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。使用順序為（wéi）180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主（zhǔ）要使用砂紙和煤油。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（yǐ）上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼（gāng）件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主（zhǔ）要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混（hún）合鑽石研磨粉或研磨（mó）膏（gāo）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的鑽石研磨（mó）膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂（shā）紙留下的發狀磨痕（hén）。

4、珩磨

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

珩磨（mó）工藝是（shì）一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運（yùn）動去除加工餘量，其（qí）切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩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，使其壓向工件（jiàn）孔壁，以（yǐ）便產生（shēng）一定的接觸麵。同（tóng）時珩磨頭旋轉和往複運動。零件（jiàn）不（bú）動；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複（fù）運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削（xuē）有三種模式：定壓進（jìn）給珩磨（mó）、定量進給珩磨、定壓-定量進（jìn）給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精（jīng）度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網（wǎng）紋，有利（lì）於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍（wéi）廣：主要加（jiā）工各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷（duàn）的孔

切削餘量少。

糾孔（kǒng）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地改善孔和外圓的尺寸精（jīng）度、圓度、直線度、圓柱（zhù）度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定（dìng）壓（yā）進給中，進給機（jī）構以恒定的壓（yā）力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫（tuō）落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油（yóu）石與孔壁（bì）接觸麵積很小，接觸壓力大（dà），孔壁的凸出部分（fèn）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（yǔ）粘結劑的結合強度（dù）下降，因（yīn）而（ér）有的磨粒在切削壓力的作用下（xià）自行（háng）脫落，油石（shí）麵即露出新磨（mó）粒，此即油石自（zì）銳。

第二階段是破碎切（qiē）削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接（jiē）觸麵（miàn）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（xià）的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的（de）磨耗也很小。

因此（cǐ），油石磨粒脫落很（hěn）少，此時磨削不是靠新（xīn）磨（mó）粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒（lì）易破裂、崩碎而形成（chéng）新的切（qiē）削刃。

第三階（jiē）段為堵塞切（qiē）削階（jiē）段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細（xì）的切（qiē）屑堆積於（yú）油石與孔（kǒng）壁之間不易（yì）排除（chú），造成油石堵塞，變得（dé）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（dǔ）塞嚴重而產生粘結性（xìng）堵（dǔ）塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精（jīng）度和表麵粗糙度均會（huì）受到影響。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（gěi）機構以恒定的（de）速度擴張（zhāng）進給（gěi），使磨粒強（qiáng）製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可（kě）能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大（dà）於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強（qiáng）。

用此（cǐ）種方法珩磨（mó）時，為了（le）提（tí）高孔精（jīng）度和表麵粗糙度，最後（hòu）可用（yòng）不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩（héng）磨

開始時以定壓（yā）進給珩磨，當油（yóu）石進入堵塞切削階段時，轉換為定（dìng）量進給珩磨（mó），以（yǐ）提高效率。最後可用不（bú）進給珩磨，提高孔的精度和表麵（miàn）粗糙度。