磨削之研磨拋（pāo）光、磨粒流（liú）與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱（chēng）為擠壓珩磨技術，起源於20世紀（jì）60年代，是一種區別於傳統（tǒng）機械加工的光整加工方法（fǎ）。利用具有一定黏性（xìng）的流動磨料介質，在一定壓力作用（yòng）下，通過引導流過工件的待（dài）加工表麵（miàn），磨料對材料形成擠壓並進行微量去除，可以達（dá）到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等（děng）加工效果，重要的是（shì）可以降低待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現（xiàn）光（guāng）整加工目的。得（dé）益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以（yǐ）對任意形狀的（de）表麵進行（háng）光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔表麵，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應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流（liú），簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋（pāo）光去毛刺的工藝（yì），主要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流（liú）拋（pāo）光工藝（yì）包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與（yǔ）PLC係（xì）統：

軟磨料（liào）

　　軟磨料是由非常細小的（de）硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的（de）半（bàn）流（liú）體狀態（tài）的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流（liú）體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光（guāng）去毛（máo）刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石（shí）等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品（pǐn）、銅製品工件，選用碳化矽磨料即（jí）可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原（yuán）因是（shì），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，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件（jiàn）壓傷。

PLC係統

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

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二（èr）)均（jun1）勻性和重複性好

(三)可（kě）實現自動化生產

(四)生產效（xiào）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(以下簡（jiǎn）稱研具)表麵（miàn）嵌人磨料（liào）或敷（fū）塗磨料並添加潤滑劑,在一（yī）定的壓（yā）力（lì）作（zuò）用下，使工件（jiàn）和研具接觸並做相對運（yùn）動，通過磨料作用，從工件表麵切去（qù）一層極薄的切屑，使工件具有精（jīng）確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表麵粗（cū）糙度（dù），這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做（zuò）研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨（mó）劑塗敷或連續（xù）加注於研具表麵，使磨（mó）料(W14～W5)在被加工的產品與研具間（jiān）不（bú）斷地滑動與滾動，從而實現對工件的（de）切削。濕研應用較多。

幹研將磨（mó）料(W3.5～W0.5)均勻地（dì）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（duō）用於（yú）精研。

半（bàn）幹研所用研磨劑為糊（hú）狀的研磨（mó）膏，粗、精研均可（kě）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（gōng）質量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能（néng）提高加工麵與其他表麵之間的位（wèi）置精度。

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

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各種高精度型（xíng）麵，並可用於大批大（dà）量生（shēng）產（chǎn）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（liàng）切前，其速度很低，壓力（lì）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（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（yī）步提高。 

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

純切（qiē）削說

這種（zhǒng）觀點認為:研磨和磨削一樣，是（shì）一種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微（wēi）小（xiǎo）的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和（hé）擠壓作用,形成無數條切痕重疊（dié）、互相交錯、互（hù）相抵消的加（jiā）工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同（tóng）而已。這種觀（guān）點在實際過程中可（kě）以解（jiě）釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過程中使用的（de）磨料粒度一序比一序細，而獲得的精（jīng）度（dù）則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨（mó）粒卻能加工（gōng）出低（dī）粗（cū）糙度表麵的實（shí）例，顯然這種觀點不全麵。

塑性（xìng）變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生（shēng）了級性變形。即在工件與（yǔ）研具表麵接（jiē）觸運動（dòng）中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用（yòng）下被“壓平”，填充了低四處，而（ér）後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研（yán）磨極軟材料(如鉛、錫等（děng）)時，產生塑性變形是有可能的（de）;而用軟基（jī）體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為（wéi）塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質（zhì）量變化，這說明不是（shì）簡單的壓平過程。

化學作用說（shuō）

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學（xué）變化過程。工件表麵活性物質在化學作（zuò）用下，很快就形成了（le）一層化合物薄膜;這層薄膜具（jù）有（yǒu）化（huà）學保護作（zuò）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薄（báo）膜不斷被除掉（diào）又很快形成的過程,最後獲（huò）得較低（dī）的表麵粗糙（cāo）度。然而，顯微分析表（biǎo）明，經研磨的表層（céng）約有微米程度的破壞層。這說（shuō）明（míng）研磨不僅是磨料（liào）去除化合物（wù）薄膜的不斷形成過（guò）程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加（jiā）速了研磨（mó）過程。顯然化學作用說也不全麵（miàn）。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋（shì）。事實上（shàng），研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化（huà）學作用及工件表麵擠（jǐ）壓變形等綜合作用的結果。某（mǒu）一作用的（de）主次程度取（qǔ）決於加工性質及加工過程的進展（zhǎn）階段（duàn）。

2、拋光

拋光是指利用機械、化學（xué）或電（diàn）化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用（yòng）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（dào）平滑麵（miàn）的拋光方法（fǎ），一般使用油（yóu）石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可（kě）采用超精研拋的方法。超精研拋（pāo）是采用特製的磨具，在含有磨料的研拋液（yè）中，緊壓在（zài）工（gōng）件（jiàn）被加工表（biǎo）麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到（dào）Ra0.008 μm的（de）表麵粗糙（cāo）度，是各種拋光方法中表（biǎo）麵粗糙度最好的。光學（xué）鏡片模具（jù）常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材（cái）料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分（fèn）優（yōu）先溶解，從而得（dé）到平（píng）滑麵。該（gāi）方法可以（yǐ）拋光形狀複（fù）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（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解（jiě）拋光基本原理與化學拋光相同，即（jí）靠選擇性溶解（jiě）材料表麵微小凸出（chū）部分，使表麵光滑。與化學拋光（guāng）相比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方（fāng）法。將工件放入磨料懸浮液中（zhōng）並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用（yòng），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體及其攜帶的磨粒衝刷（shuā）工件表麵達到拋光的目的。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性好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁（cí）研磨拋光是（shì）利（lì）用磁性磨料在磁（cí）場作用下形成磨料刷，對工件（jiàn）磨（mó）削加工。這種方（fāng）法加工效率高（gāo），質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲（shēng）複（fù）合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光（guāng）速度，采用超聲（shēng）波與專用的高（gāo）頻（pín）窄脈衝高峰值電流的（de）脈衝電源（yuán）進行複合拋光（guāng），由（yóu）超聲振（zhèn）動和電脈衝的腐蝕同時作（zuò）用於工件表麵（miàn），迅速降低其表麵（miàn）粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗（cū）拋

精銑（xǐ）、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可（kě）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（yóu）石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用（yòng）順序（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用（yòng）砂紙和（hé）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（yìng）的（de）模具鋼(52 HRC以上)，而不（bú）適用（yòng）於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

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（lái）去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工（gōng）藝是一種以被加（jiā）工麵為導向，在（zài）一定進（jìn）給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工餘量，其切削（xuē）軌跡為交叉網紋的精孔加工（gōng）工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓（yuán）周上（shàng）的一條或多條油石（shí），由漲開機構將油石沿徑向（xiàng）漲開，使其壓（yā）向工件孔壁，以（yǐ）便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和（hé）往複（fù）運動。零件不動；或者珩磨頭隻（zhī）做旋轉運動（dòng），工（gōng）件往複運動，從而實現（xiàn）珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一（yī）些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

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

加（jiā）工範圍廣：主要加工各種圓柱（zhù）形孔：通孔、軸（zhóu）向和徑向有（yǒu）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通過去除最少加工餘量而（ér）極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度（dù）。

3.3珩磨的切（qiē）削過程

定壓進給珩磨

定壓（yā）進（jìn）給（gěi）中（zhōng），進給機構以恒定的（de）壓力壓（yā）向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫（tuō）落切削（xuē）階段，這種定壓（yā）珩磨，開始時由於孔壁粗（cū）糙（cāo），油石與孔壁接觸麵積很小（xiǎo），接觸壓力大，孔壁的凸（tū）出部分很（hěn）快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油（yóu）石粘結劑的磨耗，使磨（mó）粒與粘（zhān）結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓（yā）力的（de）作用下自行脫落，油石麵（miàn）即露出新磨粒，此（cǐ）即油石自銳。

第二（èr）階段是破碎切削階（jiē）段，隨著（zhe）珩磨的進行，孔表麵（miàn）越來越光，與油（yóu）石接觸麵積（jī）越來越大，單位麵（miàn）積的（de）接觸壓力下降，切削（xuē）效率降低。同時切下的切屑小而細，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，此時磨削不是靠（kào）新（xīn）磨粒，而是由磨粒（lì）尖（jiān）端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

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

定（dìng）量（liàng）進給珩磨

定量進給（gěi）珩磨時（shí），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（cǐ）珩磨過（guò）程隻（zhī）存（cún）在脫落切削（xuē）和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

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

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和（hé）表麵粗（cū）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（shǐ）時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高（gāo）效率。最後可用不進給珩磨，提高（gāo）孔的精度和表麵粗糙度。