磨削之研磨（mó）拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒（lì）流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想的（de）拋光和（hé）去毛刺方法，特別（bié）是對於複雜的內部形狀（zhuàng）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，是一種區別於傳統機（jī）械（xiè）加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動（dòng）磨料介質，在一定壓力作用下，通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（biǎo）麵的粗糙（cāo）度值，實現光整加工目的。得（dé）益於塑性極強的磨料，這種加工技（jì）術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光（guāng）整加工（gōng），尤其是針對難以加工的（de）複（fù）雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽（qì）車和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件（jiàn）　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說（shuō），就是（shì）一種通過（guò）半流體介質進行拋（pāo）光去毛刺的工藝，主要麵向（xiàng）內孔、以及不規則（zé）形狀的中小型工（gōng）件（jiàn）。磨粒流拋光工藝（yì）包含三個（gè）核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小（xiǎo）的硬質顆粒，混合相關液體，調製（zhì）而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的（de）大小、硬度（dù），以及半流體的粘稠（chóu）度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛（máo）刺質量的（de）關（guān）鍵。磨料通常選材有碳化矽、白（bái）剛玉、金剛（gāng）石等，根據各自的硬度，對應（yīng）不同材質的工件。例（lì）如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。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

選用夾具的原因是，為了提高工件拋光去毛刺的（de）效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工（gōng）件，一次（cì）性加工。二來，使（shǐ）用工裝夾具（jù）後，退模換工件時，不必每次（cì）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（tí）下（xià），如何保（bǎo）持（chí）工件均勻受（shòu）力，而（ér）不（bú）致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整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（jiān），又可以減少（shǎo）設備故障（zhàng）率，延長設備使用壽（shòu）命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二（èr）)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率（lǜ）高

(五)可控性及可預測（cè）性好（hǎo）

(六)加（jiā）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（huò）敷塗磨料並添加潤滑劑,在一（yī）定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動（dòng），通過磨料（liào）作用，從工件表麵切去一層極（jí）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表麵粗糙度，這種對工（gōng）件表麵進行最終精密加（jiā）工的方法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液（yè）狀研磨劑塗敷或連續（xù）加注於研具表麵，使磨（mó）料(W14～W5)在被加工（gōng）的產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現（xiàn）對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(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以少量的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，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（gāo）。

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置精度。

可加工各種鋼、淬硬（yìng）鋼、鑄鐵（tiě）、銅鋁及其合金（jīn）、硬質（zhì）合金、陶瓷、玻璃及某些塑料（liào）製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工（gōng）各（gè）種高（gāo）精度型（xíng）麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包（bāo）括物理和化學綜（zōng）合作用（yòng）的（de）微量切（qiē）前，其速度很低，壓力很小，經過研磨（mó）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（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何（hé）形狀（zhuàng）精度和一些位置精度也可進一步（bù）提高（gāo）。 

盡（jìn）管研磨已廣泛應（yīng）用於機械加工中，並（bìng）且獲（huò）得了最佳的工（gōng）藝效果,但人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨（mó）削一樣，是一種純切削過程。最（zuì）終精度的獲得是由很多（duō）微小（xiǎo）的硬（yìng）磨（mó）粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓（yā）作（zuò）用,形成無（wú）數條切痕重疊、互相交錯、互相抵（dǐ）消的加（jiā）工麵。它與磨削的差別（bié）隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程（chéng）中可以解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中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（bú）了用（yòng）軟磨料加工硬材（cái）料，用大顆粒磨粒卻能加（jiā）工出低粗糙度表麵的實例（lì），顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵（miàn）發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗（cū）糙高凸的部位在（zài）摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了（le）低四處，而（ér）後形成極低的表麵粗糖度。住（zhù）然而在（zài）研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形（xíng）是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實（shí）際上，工件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓（yā）平過程。

化學作用說（shuō）

這種觀點認為:被研磨表麵出現（xiàn）了化學變化過程。工件表（biǎo）麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層薄（báo）膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工（gōng）件表麵高（gāo）凸部位形成的化（huà）合物薄（báo）膜不斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表（biǎo）麵粗糙度（dù）。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（shuō）明研磨（mó）不僅是磨料去除化合物薄（báo）膜（mó）的不斷形成過程，並且對表麵層有切削作（zuò）用，而化學（xué）作（zuò）用則加速了研（yán）磨過程。顯然化學作用說也（yě）不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種觀（guān）點來解釋（shì）。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工（gōng）件表麵擠壓變形等綜合作（zuò）用的結果。某一作（zuò）用的主次程度取（qǔ）決於加工性質及加（jiā）工過程的進展階段（duàn）。

2、拋光

拋光是指利用機械、化（huà）學或電（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（gōng）方法。主要（yào）是利用拋（pāo）光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的（de）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（tū）出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石（shí）條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量（liàng）要求高的可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（liào）的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作（zuò）高速旋（xuán）轉運動。利用該技（jì）術可達（dá）到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各（gè）種拋（pāo）光方法中表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

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（chū）的部分較凹部分優先溶解（jiě），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（tóng）時拋光很多工件，效率高。化學拋光（guāng）得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基（jī）本原理與（yǔ）化（huà）學拋光相（xiàng）同（tóng），即靠選擇性溶解材料表麵微小（xiǎo）凸出部分，使表麵光滑。與（yǔ）化學拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光（guāng）是（shì）利（lì）用工具斷麵作超聲波振動，通（tōng）過（guò）磨料懸浮液拋（pāo）光（guāng）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（mó）料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的（de）液體及（jí）其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到拋（pāo）光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用在較（jiào）低壓力下流（liú）過（guò）性好的特殊化（huà）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

磁研（yán）磨拋（pāo）光（guāng）是利用磁性磨料（liào）在磁場作（zuò）用下（xià）形成磨料刷（shuā），對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複（fù）合拋（pāo）光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以（yǐ）上工件的（de）拋光速度，采用超聲（shēng）波與專用的高（gāo）頻窄脈衝（chōng）高峰值電流的脈衝電源進（jìn）行複合拋光，由超聲振動和電（diàn）脈衝的腐（fǔ）蝕（shí）同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精（jīng）銑（xǐ）、電火花加工（gōng）、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（háng）拋光。然後是（shì）手工油（yóu）石研磨，條狀油石加煤（méi）油作為潤滑劑或冷卻劑。使（shǐ）用順序為（wéi）180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精（jīng）拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的（de）號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際（jì）上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模（mó）具鋼(52 HRC以上)，而不適（shì）用於預硬鋼，因（yīn）為這樣可能會（huì）導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精（jīng）拋主要使（shǐ）用（yòng）鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合（hé）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）紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程（chéng）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（kǒng）加工工藝（yì）。

3.1珩磨原理

珩磨（mó）是（shì）利用安裝於珩磨頭圓周上的（de）一條或多條油石（shí），由漲開機構將油（yóu）石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以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；或者珩磨頭（tóu）隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

珩磨的切削有三種模（mó）式（shì）：定壓進給珩磨、定量進（jìn）給珩磨、定壓-定量進給珩（héng）磨。

3.2珩磨加工的（de）特（tè）點：

加工（gōng）精度高：特（tè）別是一（yī）些中小型通孔，圓柱度（dù）能達到0.001mm

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

加工（gōng）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

切削餘量（liàng）少。

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

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨

定壓進給中，進給機構以（yǐ）恒定的壓力壓向（xiàng）孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落（luò）切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔（kǒng）壁的凸出部分很快被（bèi）磨去。而油石表（biǎo）麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨（mó）粒（lì）與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在（zài）切削壓力的（de）作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石（shí）自銳。

第二階段（duàn）是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵積（jī）越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也（yě）很小（xiǎo）。

因此，油石磨粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是（shì）由磨粒尖（jiān）端（duān）切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破（pò）裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔（kǒng）表麵（miàn）的接（jiē）觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁（bì）之間不易排除，造成油（yóu）石（shí）堵（dǔ）塞，變得很光滑。因（yīn）此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙（cāo）度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

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

因為當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大於實際（jì）磨削量，此時珩磨壓力增（zēng）高，從而使磨粒脫落（luò）、破碎，切削作用（yòng）增（zēng）強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度（dù）和表麵粗（cū）糙度（dù），最後可用不進給珩磨一定時間。

定（dìng）壓－－定量進給珩磨（mó）

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削（xuē）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（kǒng）的精度和表麵粗糙度。