磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流（liú）工藝（yì）

磨料流加工(AFM)工藝（yì）是理想的拋光和去毛刺方法，特別是（shì）對於複雜（zá）的內部形（xíng）狀和有（yǒu）挑戰的表麵加（jiā）工要求。

磨粒流加（jiā）工（gōng）技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱（chēng）為擠壓珩（héng）磨技術，起源於20世（shì）紀60年（nián）代，是一種區別於傳統機械加（jiā）工的光整加（jiā）工方法。利用具有一定黏性的流（liú）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（gōng）表麵，磨料對材料形（xíng）成擠壓並進行微（wēi）量去除，可以達（dá）到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果，重（chóng）要的是可以降低待加工表麵的粗（cū）糙度值，實現光整加工目的。得益（yì）於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任（rèn）意形狀的表麵進行（háng）光整加工，尤其是針對難以加工的（de）複（fù）雜內腔表麵（miàn），能取得較好的光整加（jiā）工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模（mó）具等行（háng）業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體（tǐ）

1.1工（gōng）藝係統

磨粒流，簡單來說（shuō），就是一種通過半流體介（jiè）質進行拋光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以（yǐ）及不規則（zé）形狀（zhuàng）的（de）中小型工件。磨粒流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

　　軟磨料是由非（fēi）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（de）介（jiè）質，磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體（tǐ）的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量（liàng）的關鍵（jiàn）。磨料通（tōng）常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工（gōng）件，選用碳化矽磨料即可。而硬度較高（gāo）的鎢鋼、合金鋼，選（xuǎn）用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件（jiàn），一次性加工。二來（lái），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（jiá）具設計的關鍵在於，在提升效（xiào）率的前提下，如何保（bǎo）持工件均勻受力，而不致於使（shǐ）工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心（xīn），PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓操作人員更快上（shàng）手（shǒu），減少培訓磨合時間（jiān），又可以減少設（shè）備故（gù）障率，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（èr）)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產（chǎn）效（xiào）率高

(五)可控（kòng）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(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料（liào）並添加（jiā）潤滑劑（jì）,在一定（dìng）的壓力（lì）作用下，使工件和研具接觸並做（zuò）相對（duì）運動，通過磨料（liào）作（zuò）用（yòng），從（cóng）工件（jiàn）表麵切（qiē）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高的（de）表麵粗糙度（dù），這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的（de）種類

濕（shī）研將（jiāng）液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(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。濕研應用較多。

幹研將磨（mó）料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研具表層（céng）上，研磨時需（xū）在研具表麵塗以少量的潤（rùn）滑劑。幹研（yán）多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的（de）研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用（yòng）範圍

設備簡單，精（jīng）度（dù）要（yào）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（bān）不能提高加工麵與其（qí）他表麵之間的位置精度。

可（kě）加（jiā）工（gōng）各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑（sù）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麵，並可（kě）用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實（shí）質是用遊離的磨粒通過（guò）研具對工件（jiàn）表麵進行包括物理和化學綜合作用的微量切前（qián），其（qí）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（dá）到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度（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（jī）械加工中，並且獲得（dé）了最佳的工（gōng）藝效果（guǒ）,但人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削（xuē）說

這種觀點（diǎn）認為:研磨和磨削一樣，是一種純切（qiē）削過程。最終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨（mó）粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無（wú）數（shù）條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差（chà）別隻（zhī）是磨粒顆粒較細，切削運動（dòng）不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也（yě）能指導（dǎo）工作。例如，研磨過程中使（shǐ）用的磨料粒度一序比一序（xù）細，而獲得（dé）的精度則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用（yòng）大顆（kē）粒磨粒卻（què）能加工出低粗糙度表麵的實（shí）例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這（zhè）種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）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（wèi）在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低（dī）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;而用軟基（jī）體（tǐ）拋光硬材料(如光學玻璃)時，則（zé）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（xué）作用說

這種觀點認為:被（bèi）研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活（huó）性物質在（zài）化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物薄膜（mó）;這層薄膜具有化（huà）學（xué）保護作用，但能被軟質磨料除掉。研（yán）磨過程就是工件表麵高凸部位（wèi）形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形（xíng）成的過程（chéng）,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微（wēi）分析表明，經研磨（mó）的表層約有微米（mǐ）程度（dù）的（de）破壞層。這說明研磨不僅（jǐn）是磨料去除化合物薄膜（mó）的不（bú）斷形成過程，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（mó）粒（lì）對工件（jiàn）表（biǎo）麵的切削、活性（xìng）物質的化學作用及工（gōng）件表麵擠壓變形等（děng）綜合作用的結（jié）果。某一作用的主次程度取（qǔ）決於加工性質（zhì）及加工過程的進展階段（duàn）。

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（zhěng）表麵的加工方法（fǎ）。主（zhǔ）要是利用拋光工具和（hé）磨料顆粒等對（duì）工件表麵進行的修飾加（jiā）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（bān）使（shǐ）用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表（biǎo）麵（miàn）質量要求高的可采用超精研拋的方法。超（chāo）精研拋是采用特製的磨具（jù），在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動（dòng）。利（lì）用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中表麵（miàn）粗（cū）糙度最好的。光學鏡片模具常采（cǎi）用（yòng）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（chū）的部分較凹部（bù）分優先溶解，從而（ér）得到平滑麵。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），效率高。化學拋光得到的表（biǎo）麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光（guāng）

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（de）影響，效果較好。

超聲波（bō）拋光

超聲拋（pāo）光是利用工具斷麵作超聲波（bō）振動，通過磨（mó）料懸浮液拋光脆硬材料的一種加（jiā）工方法。將工件放入磨料懸（xuán）浮液中並一起置於超聲波場（chǎng）中，依靠超（chāo）聲波的振蕩作用，使（shǐ）磨料在工件表麵磨削拋光（guāng）。

流體拋光

流體拋（pāo）光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋（pāo）光（guāng）的目的（de）。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主（zhǔ）要采用（yòng）在較低壓力下流過性（xìng）好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨（mó）料製（zhì）成，磨（mó）料可采用碳化（huà）矽粉末。

磁研磨拋光

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

電火花（huā）超聲複合拋光（guāng）

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（cǎi）用超聲（shēng）波與專用的高頻（pín）窄脈衝高峰值電流的脈衝（chōng）電源進（jìn）行複合拋光，由超聲振動和電（diàn）脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵（miàn），迅速（sù）降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）藝過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝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（guāng）。然後是（shì）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（jīng）拋主要使用砂（shā）紙和煤油。砂紙的（de）號數依次（cì）為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實（shí）際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而（ér）不適用於預硬鋼，因為這（zhè）樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到（dào）預期拋光效果。

精拋

精拋（pāo）主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混（hún）合鑽石（shí）研磨粉或研磨膏進行研（yán）磨（mó），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（pāo）光布輪可用來去除1 200#和（hé）1 50 0#號砂（shā）紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中（zhōng），會使用到多種工藝，其中珩磨（mó）加工是對（duì）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（jìn）給（gěi）壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工餘量，其（qí）切（qiē）削軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝（yì）。

3.1珩磨原理（lǐ）

珩（héng）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，使其壓向工件孔壁，以（yǐ）便產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩（héng）磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動（dòng），從而實（shí）現珩磨。

珩磨的切削有三種模式：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：特別是一些（xiē）中小（xiǎo）型通孔，圓柱度能（néng）達到0.001mm

表麵質量好：表麵為（wéi）交叉網紋，有利於潤滑（huá）油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：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（yú）量少。

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

3.3珩磨的切削過（guò）程

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中，進給機（jī）構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段（duàn）。

第一個階段是（shì）脫落切削階段，這種（zhǒng）定（dìng）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（yā）力大，孔壁的凸出部分很快被磨（mó）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（shǐ）磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有（yǒu）的磨粒在切（qiē）削壓力的作用下自行脫落，油石（shí）麵即露出新（xīn）磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行，孔表麵（miàn）越來越光，與油石接觸麵積越（yuè）來越大，單（dān）位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低（dī）。同（tóng）時切下的切屑（xiè）小而細，這些切屑對（duì）粘結劑的磨（mó）耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此（cǐ）時磨削不（bú）是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖（jiān）端負（fù）荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為（wéi）堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔表麵的（de）接觸麵積（jī）越來越大，極（jí）細的切屑堆積於（yú）油（yóu）石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相（xiàng）當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全（quán）失（shī）去切削能力並嚴重（chóng）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（shù）珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張（zhāng）進給，使磨粒（lì）強製性地切入工件（jiàn）。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象（xiàng）。

因為（wéi）當（dāng）油石產（chǎn）生（shēng）堵塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓（yā）力增高，從（cóng）而使（shǐ）磨粒脫落、破碎，切削作用增強。

用此種方法珩磨（mó）時，為了（le）提（tí）高孔精度和表麵粗糙度，最（zuì）後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量（liàng）進（jìn）給珩磨（mó）

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞（sāi）切（qiē）削階段時，轉換為定量進（jìn）給珩磨，以提高效率。最後可用不進（jìn）給珩磨，提高孔的（de）精度和表麵粗糙度。