磨削之研磨拋光、磨粒流與（yǔ）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刺方法，特別是對於複雜（zá）的內部形狀和有（yǒu）挑（tiāo）戰的（de）表麵加工（gōng）要求。

磨（mó）粒流加工技術（shù）（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為（wéi）擠壓（yā）珩磨技術，起（qǐ）源於20世紀60年代，是一種區（qū）別於（yú）傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用下（xià），通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，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（děng）加工效果，重要（yào）的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現光整加（jiā）工目的（de）。得益於塑性極（jí）強的磨料，這（zhè）種加工技術幾乎（hū）可（kě）以對任意形狀的表麵進行光整（zhěng）加工，尤其（qí）是針對難以加工的複雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具（jù）等行（háng）業得到了（le）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，簡單來說，就是一種（zhǒng）通過（guò）半流（liú）體介質進行拋光去（qù）毛刺的工藝，主要（yào）麵向內（nèi）孔、以及不規則形狀的中小型工件。磨粒流（liú）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

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液（yè）體，調製而成（chéng）的半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會（huì）黏貼工件，是影響拋光去（qù）毛刺質量的關鍵。磨（mó）料通常選材有（yǒu）碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不（bú）同材質的工件（jiàn）。例如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而（ér）硬度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用白（bái）剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具（jù）

選（xuǎn）用夾具（jù）的原因是，為了提高（gāo）工件（jiàn）拋光（guāng）去毛刺的效率（lǜ）。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次（cì）性加工。二（èr）來，使用工裝夾具後，退（tuì）模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具（jù）設計的關鍵（jiàn）在於，在提升（shēng）效率的前（qián）提下（xià），如何保持工件均勻受（shòu）力，而不致於使工（gōng）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（tǒng）設計地簡潔、規範，既可以讓（ràng）操作人員更快上手，減少培訓磨合時間（jiān），又可以（yǐ）減少設備故障（zhàng）率，延長設備使用壽（shòu）命。

1.2磨粒流特（tè）點

(一)可加工內腔（qiāng）複雜的（de）零件（jiàn）

(二)均（jun1）勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測（cè）性好

(六)加工（gōng）表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡（jiǎn）稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和（hé）研具接觸並做相對運動，通過（guò）磨料作用，從工（gōng）件表麵切去一層（céng）極薄的切屑，使工件具有精確（què）的尺寸、準（zhǔn）確的幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵（miàn）進行最終（zhōng）精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研（yán）將（jiāng）液狀研磨劑塗敷或（huò）連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品（pǐn）與研具間不斷地滑動與滾動（dòng），從而實（shí）現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌（qiàn）在研具表層上（shàng），研磨時需在（zài）研具（jù）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（mó）膏，粗、精（jīng）研（yán）均（jun1）可采用。

1.2研磨（mó）的（de）特點及應用範圍

設備簡單，精（jīng）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（gōng）麵與其他（tā）表麵之間的（de）位置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵（tiě）、銅鋁及其合金、硬質合金、陶（táo）瓷、玻璃及某些（xiē）塑料製（zhì）品等。

研（yán）磨（mó）廣（guǎng）泛用於單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（chǎn）中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用遊離的磨（mó）粒通過研具對工件表麵進行包（bāo）括物理和化學綜合作用的微量切前，其速度很低，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（cū）糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可（kě）達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置（zhì）精度也可進一步提高（gāo）。 

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

純切削（xuē）說

這種觀點認為（wéi）:研磨和磨削一樣（yàng），是一種純切削過程。最終精（jīng）度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的（de）尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊（dié）、互相交錯、互相抵（dǐ）消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削（xuē）運動不盡相同而已。這種（zhǒng）觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也能指導工（gōng）作。例如，研磨過程（chéng）中使用的（de）磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度（dù）則（zé）一序比一序高。但這種觀點（diǎn）解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻（què）能加（jiā）工出低粗糙度表麵的實例，顯然（rán）這種觀點不全麵。

塑性變形說（shuō）

這種觀點認（rèn）為在研（yán）磨（mó）時，表麵發生了級性變（biàn）形。即（jí）在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙（cāo）高（gāo）凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓（yā）平”，填充（chōng）了低四處，而後形成（chéng）極低的表麵粗（cū）糖度。住然而（ér）在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能（néng）的;而用軟基體拋（pāo）光硬材料(如光學（xué）玻璃)時（shí），則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。

化學作用說

這（zhè）種觀點認（rèn）為:被研磨表（biǎo）麵出現了（le）化學變化過程。工件（jiàn）表麵活性物質在化學作用下，很（hěn）快就形成了（le）一（yī）層化合物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程（chéng）就是工件表麵高凸部位（wèi）形成的化合（hé）物薄膜不斷被除（chú）掉又很快形成（chéng）的過程,最後獲得較（jiào）低（dī）的表（biǎo）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（mó）料去（qù）除化合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對表麵層有（yǒu）切削作用，而化學作用則加速了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述（shù），研磨過程不可能（néng）由一種觀（guān）點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵（miàn）的切削、活性物質的化學作用及（jí）工件表麵擠壓變（biàn）形等綜合作用的結果。某一作用的主次程（chéng）度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是（shì）指（zhǐ）利（lì）用機械、化學（xué）或電化學的（de）作用，降低工件表麵粗糙度，獲（huò）得光亮、平整表麵的加工方法（fǎ）。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料顆（kē）粒等對工件表（biǎo）麵進行的修飾加工。

2.1拋光的分類

機（jī）械拋光

機械拋（pāo）光（guāng）是靠切削或（huò）使材料表（biǎo）麵發生塑性（xìng）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（lún）、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量（liàng）要（yào）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，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上（shàng），作（zuò）高速（sù）旋轉運動。利用該技術可達到（dào）Ra0.008 μm的表麵粗糙（cāo）度，是（shì）各種拋光方法中表麵粗糙度最好（hǎo）的。光學鏡片模（mó）具常采用這種方法。

化學（xué）拋光（guāng）

化（huà）學拋光是材（cái）料在化學介質（zhì）中讓表麵（miàn）微觀凸出（chū）的部分較凹部分優先溶解，從（cóng）而得到（dào）平滑麵。該（gāi）方法可以拋光（guāng）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（dù）一般為（wéi）Ra10 μm。

電解拋（pāo）光

電解（jiě）拋光基本（běn）原理與化學拋光相同，即靠（kào）選擇性溶解材料表（biǎo）麵微小凸出部（bù）分，使表麵（miàn）光滑。與化學拋光相比，它可消（xiāo）除陰極反應（yīng）的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷（duàn）麵作（zuò）超聲波振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工（gōng）方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場（chǎng）中，依靠超聲波（bō）的振蕩（dàng）作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體（tǐ）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（dá）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（yā）力下流過性好的特（tè）殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成（chéng），磨料可采用碳化矽粉末。

磁（cí）研磨（mó）拋光

磁研磨拋（pāo）光是利用磁性磨料在（zài）磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削（xuē）加工。這種方法加工效率高，質（zhì）量好，加工條（tiáo）件容易控製。。

電火（huǒ）花超（chāo）聲複合拋光

為了提高表（biǎo）麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波（bō）與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合（hé）拋光，由超聲振動（dòng）和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低（dī）其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

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（sù）在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋光。然（rán）後是（shì）手工油石研磨，條狀油石（shí）加煤油作為潤滑劑或冷卻（què）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（zhǐ）和煤油。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（zhī）用適於（yú）淬硬的模具鋼(52 HRC以（yǐ）上)，而不適用於（yú）預硬鋼，因為這樣可（kě）能會導（dǎo）致預硬鋼件表麵損（sǔn）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（gāo）進（jìn）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（hé）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（guò）程中，會使用到多（duō）種（zhǒng）工藝，其中（zhōng）珩磨加工是對孔進（jìn）行精整加工的一種（zhǒng）加工方式。

珩（héng）磨工藝是一（yī）種以被加工麵為導（dǎo）向，在一定進給壓力下（xià），通過工具和零件的相對運動去除加工餘（yú）量，其切削軌（guǐ）跡為交叉網紋的精（jīng）孔加工工藝。

3.1珩磨原理

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；或者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運（yùn）動，從而實現珩（héng）磨。

珩磨的切（qiē）削有三種模式：定壓進給珩磨、定（dìng）量進給珩磨、定壓（yā）-定量進給珩磨。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中（zhōng）小型通孔，圓柱度能（néng）達到0.001mm

表麵質量（liàng）好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油（yóu）膜的保持。

加工範圍（wéi）廣：主要加（jiā）工各種圓（yuán）柱形孔：通孔、軸向和徑向（xiàng）有間斷的孔

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（gōng）餘量而極大地（dì）改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙（cāo）度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段（duàn），這種定壓珩磨，開始時（shí）由於孔壁粗（cū）糙，油（yóu）石與孔（kǒng）壁接觸麵（miàn）積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而（ér）油石表麵因（yīn）接觸壓力（lì）大，加上切（qiē）屑對（duì）油石粘結劑的磨（mó）耗，使磨粒與粘結劑的（de）結合強度下降，因而有的磨粒（lì）在切（qiē）削壓（yā）力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石（shí）自銳（ruì）。

第二階（jiē）段是破碎切削階段，隨著珩磨的（de）進行，孔表麵越來越光，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。同時切（qiē）下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑（jì）的磨耗也很小。

因此（cǐ），油石磨（mó）粒脫落很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒（lì）尖端（duān）負（fù）荷很大，磨粒易破裂（liè）、崩碎而形成新的切削刃。

第（dì）三階段（duàn）為堵塞切削（xuē）階段，繼續（xù）珩磨時油石和孔（kǒng）表麵（miàn）的（de）接觸麵積越來越（yuè）大，極細的（de）切屑堆積於油石與孔（kǒng）壁之間（jiān）不易排除，造（zào）成油石堵塞，變得很光滑。因此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼（jì）續珩（héng）磨，油石（shí）堵塞嚴重而（ér）產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能（néng）力並嚴重發熱，孔的精（jīng）度和表麵粗（cū）糙度均會（huì）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，進給機構以恒定的速度擴張（zhāng）進給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和（hé）破碎切削，不可能產（chǎn）生堵塞切削（xuē）現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降（jiàng）時，進給量大於（yú）實際（jì）磨削量，此（cǐ）時珩磨（mó）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，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵（miàn）粗糙度。