磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝（yì）

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

磨粒（lì）流加（jiā）工技（jì）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（tǒng）機械加工（gōng）的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通（tōng）過引導流過工件的待加工表麵（miàn），磨料對材料形成擠壓並進行微量去（qù）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，實現光整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種加工技（jì）術（shù）幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工的（de）複雜（zá）內腔表麵，能（néng）取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泛（fàn）應用。

1—活塞　2—工（gōng）件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一（yī）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（yǐ）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（jí）軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是（shì）由非常細小的硬質顆粒，混合相關液（yè）體，調製而成（chéng）的半流體狀態的（de）介質（zhì），磨料顆粒的大（dà）小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱（rè）後是否會黏貼工件，是（shì）影響拋光去毛刺質量（liàng）的關鍵。磨料通常選（xuǎn）材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同（tóng）材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而（ér）硬度較高（gāo）的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛（gāng）石更為合適。

工裝夾具

選（xuǎn）用夾（jiá）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（jiá）具上可（kě）以同時夾持多個工件，一次（cì）性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件（jiàn）時（shí），不必（bì）每次校（xiào）準，大大減（jiǎn）少了停機時間（jiān）。

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

PLC係統

　　PLC係統是（shì）整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔（jié）、規範（fàn），既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時（shí）間，又可（kě）以減少設備故障率（lǜ），延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工（gōng）內腔複雜的零件

(二)均勻性（xìng）和（hé）重複性好

(三)可實現自動（dòng）化生產

(四（sì）)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

研磨是將研磨工具（jù）(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨（mó）料並添加潤滑劑,在（zài）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（yòng），從工件（jiàn）表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很（hěn）高的（de）表麵粗糙度，這種對工件（jiàn）表麵進行最終精（jīng）密加工（gōng）的方（fāng）法，叫（jiào）做研磨。

1.1研（yán）磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵（miàn），使磨料（liào）(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較（jiào）多。

幹研（yán）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（tú）以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半（bàn）幹研所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可（kě）采用。

1.2研（yán）磨的（de）特點（diǎn）及應用範圍

設備（bèi）簡單，精度要求高。

加工質量可靠。可獲得很高的精（jīng）度（dù）和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵與（yǔ）其他（tā）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、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各（gè）種高精度型麵，並可用於（yú）大批大（dà）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（gōng）件表麵進行（háng）包括物理和化學綜合作用的（de）微量（liàng）切前，其速（sù）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（jīng）度也可進一（yī）步提高。 

盡（jìn）管（guǎn）研磨（mó）已廣泛應用於機械（xiè）加工中（zhōng），並且獲得了（le）最佳（jiā）的工藝效果,但人們對研磨過程的機理有多種觀（guān）點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削（xuē）一樣，是一種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微（wēi）小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠（kào）磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無（wú）數條切痕重疊、互相交錯（cuò）、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒較（jiào）細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在（zài）實際過程中可以解釋許多現象，也能（néng）指導工作。例如，研磨（mó）過程中使用的磨料粒度一序比一序細，而（ér）獲得（dé）的精度則一序比一序高。但這種觀（guān）點解釋不了用軟磨料加工硬材料（liào），用大顆粒磨粒卻能加工出（chū）低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形（xíng）說（shuō）

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（miàn）接觸運動中，粗糙高凸的部位（wèi）在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充了（le）低四處（chù），而後形成極低（dī）的表麵粗糖度。住然而在研磨極（jí）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（cái）料(如光學玻璃)時，則很難（nán）解釋為（wéi）塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明（míng）不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀（guān）點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活（huó）性物質在化學作用下，很快就（jiù）形成了一層化合物薄膜;這層薄膜具有（yǒu）化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就（jiù）是工件表麵（miàn）高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低（dī）的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表（biǎo）層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不（bú）僅是磨料去除化合物薄膜的（de）不（bú）斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有切（qiē）削作用，而化學作用則加（jiā）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種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化學（xué）作用及工（gōng）件（jiàn）表麵擠壓變形等綜合作用（yòng）的結果。某（mǒu）一作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋（pāo）光

拋光是（shì）指利用機（jī）械（xiè）、化學或電化學的作用，降低（dī）工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整（zhěng）表（biǎo）麵的加工（gōng）方法。主要是利用拋光工具和磨料（liào）顆粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機（jī）械拋光

機械拋（pāo）光是靠切削或使材料表（biǎo）麵發生塑（sù）性變（biàn）形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法（fǎ），一般使（shǐ）用油石條、羊毛輪、砂紙等，以（yǐ）手工操作為主（zhǔ），表（biǎo）麵質量要求高的（de）可采用超精研拋（pāo）的方法（fǎ）。超精研拋是采用（yòng）特製的（de）磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋（xuán）轉運動。利用該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表麵（miàn）粗糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度最好的（de）。光（guāng）學鏡片（piàn）模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分（fèn）優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜（zá）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。

電解拋光

電解拋光（guāng）基（jī）本原理與化學拋光相（xiàng）同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵光（guāng）滑。與化學（xué）拋光相比，它可消除陰極反應的影（yǐng）響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利（lì）用工具斷麵作超聲波振動，通（tōng）過磨料懸（xuán）浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料（liào）在工（gōng）件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的（de）磨粒衝刷工件（jiàn）表（biǎo）麵達到拋光的（de）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（guò）性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻（chān）入磨料製成（chéng），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（chéng）磨料刷，對工件磨削加工。這種方（fāng）法加工效（xiào）率高，質量好，加工條（tiáo）件容易（yì）控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表（biǎo）麵（miàn）粗糙度（dù）Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲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（guāng），由超聲振動（dòng）和電脈（mò）衝的腐蝕同時作用（yòng）於工件（jiàn）表麵（miàn），迅速降低其（qí）表麵粗糙度。

2.2拋光（guāng）的工（gōng）藝過程（chéng）

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工（gōng）藝後（hòu）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（pāo）主要使用砂紙和煤（méi）油。砂紙的號數依（yī）次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適（shì）於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預（yù）硬鋼（gāng），因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期（qī）拋光（guāng）效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用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的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂（shā）紙留下（xià）的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是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動去除加工餘量（liàng），其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理（lǐ）

珩磨是利用安裝（zhuāng）於珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構將（jiāng）油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生（shēng）一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動（dòng）。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉運動，工件往複運動，從而實（shí）現珩磨。

珩（héng）磨的切削有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給（gěi）珩磨、定壓-定量進給（gěi）珩磨。

3.2珩磨加工的特點（diǎn）：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為（wéi）交叉網紋，有（yǒu）利於潤滑油的存儲及油膜的（de）保持。

加工範（fàn）圍廣：主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。

糾孔能力強：采用（yòng）珩磨加工工藝可以通過去除最少加（jiā）工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗（cū）糙度。

3.3珩（héng）磨的切削過程

定（dìng）壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的（de）壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段（duàn），這種定壓（yā）珩磨，開（kāi）始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接（jiē）觸麵積很（hěn）小，接觸（chù）壓力大，孔壁（bì）的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（zhān）結劑的磨耗，使（shǐ）磨粒與粘結劑的結合強度（dù）下降（jiàng），因而有的磨粒在（zài）切削壓力的作（zuò）用下自行（háng）脫落，油石麵即露出新磨粒，此即（jí）油石自銳。

第（dì）二階段是破（pò）碎切（qiē）削階段，隨（suí）著珩磨的進（jìn）行，孔表麵越來越光（guāng），與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓（yā）力下降，切削效率降低（dī）。同時切（qiē）下的切屑小而細（xì），這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石（shí）磨（mó）粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而（ér）是由磨（mó）粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形（xíng）成新的切削刃。

第（dì）三階段為堵塞（sāi）切（qiē）削階段，繼續珩（héng）磨（mó）時油石（shí）和孔表麵的接觸麵積越來（lái）越大，極細的（de）切屑堆積於油石與（yǔ）孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得（dé）很光滑。因此油石切削能（néng）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堵塞時，油石完全失去切削能力並（bìng）嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度（dù）均會受到影響。此時（shí）應盡快結束珩磨。

定量（liàng）進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機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（zài）脫（tuō）落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切（qiē）削（xuē）現象。

因為當油石產生堵（dǔ）塞切削力下降時（shí），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（suì），切削作用增強。

用此種（zhǒng）方法珩磨時，為了提高孔精（jīng）度和表麵粗糙度，最（zuì）後可用不進給珩磨（mó）一定時間。

定（dìng）壓－－定量進給珩磨

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