磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工（gōng）藝

磨料流加工(AFM)工藝是理想（xiǎng）的拋光和去毛刺方法，特（tè）別是對於複雜的內部形狀和有挑戰的表（biǎo）麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技（jì）術，起源於（yú）20世紀（jì）60年（nián）代，是一種區別於傳（chuán）統機械加工（gōng）的光整（zhěng）加工方法。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加（jiā）工表麵，磨料對材料形成（chéng）擠壓並進行微量（liàng）去除，可（kě）以達（dá）到去除毛（máo）刺飛邊、孔口（kǒu）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（zhè）種加工技術幾乎可（kě）以對任意形狀的表麵進（jìn）行光整加工，尤其是針對難以（yǐ）加工的複雜內腔表（biǎo）麵，能取得較好的光整加工效（xiào）果，近年來這種技術在航空、航天、汽車（chē）和模具等行業得到了廣泛應（yīng）用。

1—活塞　2—工件（jiàn）　3—夾具　4—缸體

1.1工（gōng）藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流體介質（zhì）進行拋光去毛刺的工藝，主（zhǔ）要麵向內孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工（gōng）藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟（ruǎn）磨料

　　軟磨料是由（yóu）非常細小（xiǎo）的（de）硬質顆粒，混合相關（guān）液體，調製而成的半流體狀態的介質（zhì），磨料顆粒（lì）的大小、硬度，以及半流（liú）體的粘稠（chóu）度、遇熱後是（shì）否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據（jù）各自（zì）的硬度，對（duì）應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品（pǐn）工件，選用（yòng）碳化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼（gāng）、合金鋼，選用白剛（gāng）玉或金剛石更為合適。

工裝夾具（jù）

選用（yòng）夾具的原因是，為了提高工件拋（pāo）光去毛刺的效率（lǜ）。一來（lái），一款夾（jiá）具上可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（huàn）工（gōng）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（bǎo）持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

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（jiān），又可以減少設備故障率，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)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可（kě）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(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或（huò）敷塗磨料並添加潤滑（huá）劑,在一定的壓力（lì）作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑（xiè），使工件具有精確的尺寸（cùn）、準確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行最終（zhōng）精密加工的（de）方法，叫（jiào）做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液（yè）狀研磨劑塗（tú）敷或（huò）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（qiē）削。濕研應（yīng）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（yǐ）少量的潤滑劑（jì）。幹（gàn）研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采（cǎi）用。

1.2研磨的特點（diǎn）及應用範圍

設備（bèi）簡（jiǎn）單（dān），精度要求高（gāo）。

加工質量可靠。可獲得很高的（de）精度和很低（dī）的Ra值。但一（yī）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、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其合金（jīn）、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用（yòng）於單（dān）件小批生產中加工各種高精度（dù）型麵，並可用於大批（pī）大量（liàng）生產中。

1.3研磨機理

研磨的（de）實質是用遊（yóu）離的磨粒通過研具對（duì）工件表麵進行包括（kuò）物（wù）理（lǐ）和化學綜合作用的（de）微量切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸（cùn）誤差，表麵粗糙（cāo）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（dù）和一（yī）些位置精度也可進一步提高。 

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

純切削（xuē）說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，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（jiàn）表麵不（bú）斷切削，靠磨粒（lì）的尖劈、衝擊、刮削（xuē）和擠壓作用（yòng）,形成（chéng）無數條切痕重疊、互（hù）相交錯（cuò）、互相抵消的加（jiā）工麵（miàn）。它與磨削的差別隻是磨（mó）粒顆粒（lì）較細，切削運動不盡相同而（ér）已。這種觀點在實際過程中（zhōng）可以解釋許（xǔ）多現（xiàn）象，也能指（zhǐ）導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序比一序細（xì），而獲得的精度則（zé）一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材（cái）料，用大顆粒磨粒卻（què）能加工出低粗（cū）糙度表麵的實例（lì），顯然這種（zhǒng）觀點不全麵（miàn）。

塑性變形說

這種觀點認為（wéi）在研磨時，表麵發（fā）生了級性變形。即在工件與研具（jù）表麵接觸運（yùn）動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填（tián）充了低（dī）四處，而後（hòu）形成極低的（de）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（kě）能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃（lí）)時，則很難解釋為塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量變（biàn）化，這（zhè）說明不是簡單的壓平過（guò）程。

化學作（zuò）用說

這種觀點認為:被研磨表麵出（chū）現了化（huà）學變化過程。工件（jiàn）表麵（miàn）活性（xìng）物質在化學作用下，很快就形成了一層化（huà）合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質（zhì）磨料除掉。研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（kuài）形（xíng）成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析（xī）表明，經研磨的表（biǎo）層約有微米程度的破壞（huài）層（céng）。這說明研磨不僅是（shì）磨料去除化合物薄（báo）膜的不斷形成過程，並且對表麵層（céng）有（yǒu）切（qiē）削作用，而化學作用則加速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨（mó）過程不可能由一種觀點來解（jiě）釋。事實上，研磨（mó）是磨粒對工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵（miàn）擠壓變形等綜合作用的結果。某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、拋光

拋光是指利用機械、化學或（huò）電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋（pāo）光工具和磨料顆（kē）粒（lì）等對工件表（biǎo）麵進行（háng）的（de）修飾（shì）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（diào）工件表（biǎo）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（děng），以手工操作為主，表麵質量要求（qiú）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（hán）有磨料的研拋液（yè）中（zhōng），緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該（gāi）技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中（zhōng）表（biǎo）麵粗糙度最好的。光（guāng）學鏡（jìng）片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材料在（zài）化學介（jiè）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（fāng）法可以（yǐ）拋光形狀複雜的工件，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Ra10 μm。

電（diàn）解拋（pāo）光

電解拋光基本原理（lǐ）與化學拋光相同，即靠選擇（zé）性（xìng）溶解材料表麵微小凸出部分，使表麵（miàn）光滑。與化學拋光（guāng）相比，它可（kě）消除陰極反應的影響，效（xiào）果較（jiào）好。

超聲（shēng）波拋光

超聲拋光是利用工具斷麵作（zuò）超聲波振動，通過磨料懸浮（fú）液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入（rù）磨料（liào）懸浮液中並一起置於（yú）超聲波場（chǎng）中，依靠（kào）超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體拋光（guāng）

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表（biǎo）麵達到拋光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質（zhì）主要采用在較低（dī）壓力下流過（guò）性（xìng）好的特殊化合物(聚合物狀（zhuàng）物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉（fěn）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磨料刷，對工件磨削加（jiā）工（gōng）。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電（diàn）火花超（chāo）聲複合拋光

為（wéi）了提高表麵粗糙度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（diàn）流的脈衝電源進行複（fù）合拋光，由（yóu）超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速（sù）降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）藝過程

粗拋（pāo）

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。然後是手（shǒu）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（xù）為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號（hào）數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙（zhǐ）隻用適於淬硬（yìng）的模具鋼(52 HRC以上（shàng）)，而不適用於預硬鋼，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（mó）膏（gāo）。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則（zé）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（hé）拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留下的發狀磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過（guò）程中，會使用到多種工藝（yì），其中珩磨加工是對孔進行精整加工（gōng）的一種加工方式。

珩（héng）磨工藝是一種（zhǒng）以（yǐ）被加工麵為導向（xiàng），在一定進給壓力下，通過工（gōng）具（jù）和零件的相（xiàng）對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉（chā）網紋的精孔加工工藝（yì）。

3.1珩磨（mó）原理

珩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，以便產生一（yī）定的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉運動，工件往（wǎng）複運動，從而實現（xiàn）珩磨（mó）。

珩磨的切削有三種模（mó）式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定（dìng）壓-定量進給（gěi）珩磨。

3.2珩磨加（jiā）工的特點：

加工精度高：特別（bié）是一（yī）些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑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（zhóu）向和徑向有間斷的（de）孔

切削餘量少。

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

3.3珩（héng）磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒（héng）定的壓（yā）力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段（duàn），這（zhè）種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與（yǔ）孔壁接觸麵積很小，接觸壓（yā）力大，孔壁的凸出部分很（hěn）快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對（duì）油石粘結劑的（de）磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓（yā）力（lì）的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即（jí）油石自銳。

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

因此，油石磨粒（lì）脫（tuō）落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端（duān）負荷（hé）很大，磨粒易破裂、崩碎而形成（chéng）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表麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑（xiè）堆積於油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（jí）低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石（shí）堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時（shí），油石完全失去切削能力（lì）並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受（shòu）到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定（dìng）量（liàng）進給珩（héng）磨時，進給機構以恒定（dìng）的速度擴張進（jìn）給，使磨粒強（qiáng）製性地切（qiē）入工（gōng）件。因此珩磨過（guò）程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降時，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。

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

定壓－－定（dìng）量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入（rù）堵塞切（qiē）削（xuē）階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可（kě）用（yòng）不進給珩磨，提高（gāo）孔的（de）精度和表（biǎo）麵粗糙度。