磨削之研磨（mó）拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的區別

1、磨（mó）粒流工藝（yì）

磨料流加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛（máo）刺方法，特別是對於複（fù）雜的內部（bù）形狀（zhuàng）和有挑戰的表（biǎo）麵加工要求（qiú）。

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（jì）60年代，是（shì）一種區別於傳統機械加工的光（guāng）整加工方法。利用具（jù）有一定（dìng）黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工（gōng）件的待加工表麵，磨料對材（cái）料形成（chéng）擠壓並進行微量去除，可以達（dá）到去除毛刺飛邊（biān）、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（zhí），實現光整加工目的（de）。得益於塑性極強的磨料，這種（zhǒng）加工技術幾乎（hū）可以對任（rèn）意形狀的（de）表麵進（jìn）行光整加工，尤其是針對難以加（jiā）工的複雜內腔表（biǎo）麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這（zhè）種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒（lì）流，簡單來說（shuō），就是（shì）一種通過半流體介（jiè）質進行拋光去（qù）毛刺的工藝，主要（yào）麵向內孔、以（yǐ）及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝（yì）包（bāo）含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統（tǒng）：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合（hé）相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的（de）粘稠度（dù）、遇熱後是否（fǒu）會黏貼工件，是影響拋光去毛刺（cì）質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材（cái）質的工件（jiàn）。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬度（dù）較高的鎢鋼、合（hé）金鋼，選用白剛玉（yù）或金剛石更為合適。

工裝夾具（jù）

選用夾具的原因（yīn）是（shì），為了提（tí）高工件拋光（guāng）去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以（yǐ）同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件（jiàn）時，不必每次校準，大大減（jiǎn）少了停（tíng）機時間。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個（gè）磨（mó）粒流設備的控製中（zhōng）心，PLC係統設計地簡（jiǎn）潔、規範，既可以讓操作人員更快上（shàng）手，減少培（péi）訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長（zhǎng）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)均勻性和重複（fù）性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產（chǎn）效率高

(五)可（kě）控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨（mó）

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料（liào）或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用（yòng）下，使工件和研具接（jiē）觸並做相（xiàng）對運動，通過磨料作（zuò）用，從工件表麵（miàn）切（qiē）去一層極薄的切屑，使（shǐ）工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和（hé）很高的表麵粗（cū）糙度（dù），這種對（duì）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（zhǒng）類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於（yú）研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工（gōng）的產（chǎn）品（pǐn）與研具間不斷地滑動與（yǔ）滾動，從而實現對工件的切（qiē）削。濕研應用較多。

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

半（bàn）幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

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（wèi）置精度。

可加（jiā）工各種鋼（gāng）、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵（tiě）、銅鋁及其合金（jīn）、硬質合（hé）金、陶瓷（cí）、玻（bō）璃及（jí）某些塑料製品等（děng）。

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

1.3研磨機理

研磨的（de）實質是用遊離的磨粒通（tōng）過研（yán）具對工件表麵進行包括物理和化學綜合作用的微量切前（qián），其速（sù）度很低，壓力很小，經過（guò）研磨的（de）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度（dù）也可進一步提高。 

盡管研磨已廣泛應（yīng）用於（yú）機械加工中（zhōng），並且獲得了（le）最佳的工藝效果（guǒ）,但人們對（duì）研（yán）磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這（zhè）種觀點認為:研磨和磨削（xuē）一樣（yàng），是一種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工（gōng）件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切（qiē）痕重疊、互相交錯、互相抵消的（de）加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動（dòng）不盡相同而已。這（zhè）種觀點在實際過程（chéng）中（zhōng）可（kě）以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中（zhōng）使用的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料（liào）加工硬材料，用（yòng）大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然（rán）這種觀點不全麵。

塑性變（biàn）形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形（xíng）。即（jí）在工件（jiàn）與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部（bù）位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟（ruǎn）基體拋光硬材料(如光學（xué）玻璃)時，則很難解釋為（wéi）塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量（liàng）變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化（huà）學作用（yòng）說

這（zhè）種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵（miàn）活性物質（zhì）在化（huà）學作用下，很快就形成了一層化（huà）合物（wù）薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被（bèi）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薄膜不斷被除掉又很快形（xíng）成的過程,最後獲得較低（dī）的表麵粗（cū）糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料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，而化學作用則加速了（le）研磨過程。顯然化（huà）學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨（mó）過程不可（kě）能由一種觀點（diǎn）來解釋。事（shì）實上，研磨（mó）是磨粒對工件表麵的（de）切削、活性物（wù）質的（de）化學（xué）作用及（jí）工（gōng）件（jiàn）表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於（yú）加工性質及加工過程的進（jìn）展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表（biǎo）麵的加工方法。主要是利（lì）用拋光工具和磨（mó）料顆粒等對工（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法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主（zhǔ），表麵質（zhì）量要求高的可采（cǎi）用超精研拋的方法。超（chāo）精（jīng）研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速（sù）旋轉運動（dòng）。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗（cū）糙度，是各（gè）種拋（pāo）光方法中表（biǎo）麵粗糙度最好的。光學鏡（jìng）片模具常采用這種方法。

化（huà）學拋光

化學拋光（guāng）是材料在化學介質中讓（ràng）表麵微觀凸出的部（bù）分較（jiào）凹部分優先（xiān）溶解，從而得（dé）到平滑麵（miàn）。該方法可以拋（pāo）光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件（jiàn），效率（lǜ）高。化學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解（jiě）拋光

電（diàn）解（jiě）拋光基本原（yuán）理與化（huà）學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表麵微小凸出部分，使（shǐ）表麵（miàn）光滑。與化學拋光（guāng）相比，它（tā）可消除陰極反應的影響，效果較（jiào）好。

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利（lì）用工具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬（yìng）材料（liào）的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一（yī）起置於超聲波（bō）場中，依靠超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨料在工件表麵磨（mó）削拋（pāo）光。

流體（tǐ）拋光

流體（tǐ）拋光是依靠流動的液體及其（qí）攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到（dào）拋光的目（mù）的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較低（dī）壓力（lì）下流過（guò）性好的（de）特殊化合物（wù）(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨拋光（guāng）

磁研磨拋光是利用磁性（xìng）磨料在磁（cí）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，質量（liàng）好，加工（gōng）條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度（dù），采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝（chōng）電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐（fǔ）蝕同時作用於工件表麵，迅速降（jiàng）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、磨削等工藝後的表麵可以（yǐ）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），條狀油石加煤油（yóu）作為潤滑劑或冷卻劑。使用順（shùn）序為（wéi）180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋（pāo）

半（bàn）精拋主要使用砂紙和煤油。砂（shā）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（yìng）鋼，因為這樣可能會導致預（yù）硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果（guǒ）。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石（shí）研磨粉或研磨膏進行研磨，則通（tōng）常（cháng）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#號砂紙留（liú）下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行（háng）精整加工的（de）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（gěi）壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加（jiā）工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於（yú）珩磨頭圓周上的一（yī）條或多條油（yóu）石，由漲開機構（gòu）將油石沿徑向漲（zhǎng）開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的（de）接觸麵。同時珩磨頭旋轉和（hé）往複運動。零件（jiàn）不動（dòng）；或者珩磨頭隻做旋轉運（yùn）動，工件往複運動，從而實（shí）現珩磨。

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

3.2珩（héng）磨（mó）加工的特點（diǎn）：

加工精度高：特（tè）別（bié）是一些中小型通孔，圓（yuán）柱度能（néng）達到（dào）0.001mm

表麵（miàn）質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤（rùn）滑油的存儲及油膜的保（bǎo）持。

加工範（fàn）圍（wéi）廣：主要加工（gōng）各種圓（yuán）柱形孔：通孔（kǒng）、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以通過去除最少加工餘量而極大地改（gǎi）善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度（dù）和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中，進給機構以恒定（dìng）的壓（yā）力壓向孔壁，分三個階段。

第（dì）一個（gè）階段是脫落（luò）切削階段，這種定壓（yā）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，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因（yīn）接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒（lì）與粘結劑的結合強度下降（jiàng），因而有的磨粒在切削（xuē）壓力的作用下（xià）自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此（cǐ）即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸（chù）麵積（jī）越來越大，單位麵積的接觸壓力下（xià）降，切削效率降低。同時切（qiē）下的切屑小而細，這些（xiē）切屑對粘結（jié）劑的磨（mó）耗也很小。

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（jiān）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。

第三階段為堵塞切削階段（duàn），繼續珩磨時油石和（hé）孔表（biǎo）麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔（kǒng）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（néng）力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石（shí）堵塞嚴重而產生（shēng）粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨（mó）。

定量進給珩磨

定量進（jìn）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（dì）切入工件。因（yīn）此珩（héng）磨過程隻存在脫落（luò）切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現（xiàn）象。

因為（wéi）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（yā）力增高，從而使磨粒脫落、破（pò）碎，切削作用增強。

用此種方法珩磨時，為（wéi）了提高孔精度和表麵粗糙度，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（jìn）給（gěi）珩磨，當油石進入（rù）堵塞（sāi）切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。