磨削之研磨拋光、磨粒流（liú）與（yǔ）珩磨的區別

1、磨粒流工藝

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

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60年代（dài），是一種區別（bié）於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏（nián）性的（de）流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，磨料對（duì）材料形（xíng）成擠壓並進行微量去除，可以達到去除（chú）毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果（guǒ），重要的是可以降低待加工表麵的（de）粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑（sù）性極強的磨料，這種加工（gōng）技術幾（jǐ）乎可以對（duì）任意形狀的表麵進行光整（zhěng）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（yòng）。

1—活（huó）塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統（tǒng）

磨粒流，簡單來（lái）說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工（gōng）藝，主要麵向內孔（kǒng）、以及不規則形狀的中小型工（gōng）件。磨粒流拋光工藝包含三個核（hé）心要素，即（jí）軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨（mó）料是由非常細小的硬質（zhì）顆粒，混合相關液體，調製而成的半流（liú）體狀態的介質，磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半（bàn）流體的粘稠度、遇熱後是（shì）否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺（cì）質量的關鍵。磨料（liào）通常選材有碳化矽、白剛（gāng）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、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而（ér）硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選（xuǎn）用白剛玉或金剛石（shí）更為合（hé）適。

工（gōng）裝夾具

選用夾具的原（yuán）因（yīn）是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾具上可（kě）以同時夾持多個工件，一（yī）次性加工。二來，使用工（gōng）裝夾具後，退模換工件（jiàn）時，不必（bì）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（jiàn）均（jun1）勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設（shè）計地簡潔、規範，既可以讓操作（zuò）人（rén）員更快上手（shǒu），減少培訓磨（mó）合（hé）時間，又可以減少設（shè）備故障率，延長設備（bèi）使用壽命。

1.2磨粒流（liú）特點

(一（yī）)可加工內（nèi）腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化（huà）生產

(四)生產（chǎn）效率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以（yǐ）下簡稱研具)表麵嵌人（rén）磨料（liào）或（huò）敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作（zuò）用下，使（shǐ）工件和研具接觸並做相（xiàng）對運動，通過磨料作用，從（cóng）工件表麵切去一層極薄的（de）切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的（de）幾何形狀和很高的表麵粗糙度，這種（zhǒng）對工件表麵進行最終精密加工的方（fāng）法（fǎ），叫做研磨。

1.1研磨（mó）的種（zhǒng）類（lèi）

濕研（yán）將液狀研磨（mó）劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在（zài）被加工的產品與研（yán）具間不斷（duàn）地（dì）滑動（dòng）與滾動，從而實現對工（gōng）件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地（dì）壓嵌在研具表層上，研磨（mó）時需（xū）在研具表麵塗以少量的（de）潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用（yòng）研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨的特點及應用範圍

設備簡單，精（jīng）度要（yào）求高。

加工質量（liàng）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、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁（lǚ）及其合金、硬質（zhì）合金、陶瓷、玻（bō）璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中（zhōng）加工各種高（gāo）精度型麵，並（bìng）可用（yòng）於大批大量生產（chǎn）中。

1.3研磨機理（lǐ）

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對工件表（biǎo）麵進（jìn）行包括物理和化（huà）學綜（zōng）合作用的微量（liàng）切前，其速度很低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形（xíng）狀精度和一些位置精度（dù）也可進一步提高。 

盡管（guǎn）研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝（yì）效果（guǒ）,但人們對研磨過程的（de）機（jī）理（lǐ）有（yǒu）多（duō）種觀點。

純切削（xuē）說

這種（zhǒng）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件表麵不斷切削，靠磨粒（lì）的尖（jiān）劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕（hén）重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細（xì），切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解釋（shì）許多現象，也能（néng）指導工作。例如，研磨過程中使用的磨料粒度一序（xù）比一序細，而獲得的（de）精度則一序比一（yī）序高。但這種觀點解釋不了用軟（ruǎn）磨料加工硬（yìng）材料，用（yòng）大顆粒（lì）磨粒卻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（xìng）變形說

這種觀點認為在（zài）研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研（yán）具表麵接觸運動中，粗糙高凸（tū）的部（bù）位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四（sì）處，而後形（xíng）成極低的表麵粗糖度。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（néng）的（de）;而用軟基體拋光硬材料(如光（guāng）學玻璃)時，則很難解（jiě）釋為塑性變（biàn）形。實際上，工件在研磨前後有質量（liàng）變化，這說明（míng）不是簡單（dān）的壓平過程（chéng）。

化學作用說

這（zhè）種觀點認為:被研（yán）磨表麵出現了化（huà）學變化過程。工件表（biǎo）麵活性物質在（zài）化學作（zuò）用下，很快就形成了一層化（huà）合物薄膜（mó）;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟（ruǎn）質磨料除掉。研磨過程就是工件（jiàn）表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快（kuài）形成的過（guò）程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研（yán）磨（mó）的（de）表層（céng）約有微米（mǐ）程度的破壞層。這說明（míng）研（yán）磨不僅（jǐn）是（shì）磨料去除化合物薄膜的不斷形（xíng）成過程，並且對表麵層有（yǒu）切（qiē）削作用（yòng），而化學作用則（zé）加速了研磨過程。顯然（rán）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（shì）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件表麵擠壓變形等綜合作用的（de）結果。某（mǒu）一作用的主次（cì）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（yòng）機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度（dù），獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行（háng）的修飾（shì）加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機（jī）械拋（pāo）光是靠切削或使材料表麵發生塑性變形而去掉（diào）工件表麵凸出部得到平滑麵的（de）拋（pāo）光方法，一般使用油石條（tiáo）、羊毛輪、砂紙等（děng），以手工操作為主，表麵質量要求高的可采（cǎi）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，緊（jǐn）壓在工件被加工表麵（miàn）上，作高速旋轉運動。利用該技（jì）術（shù）可達到Ra0.008 μm的（de）表麵粗糙度，是各種拋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

化學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀凸出的（de）部分較凹部分優（yōu）先溶解（jiě），從而（ér）得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複（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（cū）糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電（diàn）解拋光基本原理（lǐ）與化學拋光相同（tóng），即靠選擇性溶解材料表麵微小凸（tū）出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它（tā）可消除陰極反應（yīng）的影響（xiǎng），效果較好。

超聲波拋光

超聲（shēng）拋光是利用工具（jù）斷麵作超聲波（bō）振動，通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮（fú）液中並一起置於（yú）超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表麵（miàn）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工件表麵達到（dào）拋光的目的。流體動力研磨（mó）是由（yóu）液（yè）壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流（liú）過性好的特殊（shū）化合物(聚（jù）合物（wù）狀物質)並摻入磨料製（zhì）成，磨料可采用碳化矽（guī）粉末。

磁研磨拋光

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

電火花超聲複合拋光（guāng）

為了提高表麵粗（cū）糙（cāo）度（dù）Ra為1.6 μm以上工件（jiàn）的拋光速度（dù），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（yuán）進行複合拋光，由超聲振動和（hé）電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速（sù）降（jiàng）低其表（biǎo）麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程

粗拋

精銑、電火花（huā）加工、磨削等工藝後的表麵可以（yǐ）選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋（pāo）光機進行拋光（guāng）。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。使用順序為（wéi）180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半（bàn）精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用（yòng）適（shì）於淬硬（yìng）的模具鋼(52 HRC以（yǐ）上)，而（ér）不適用於預硬鋼，因為（wéi）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（zuàn）石研磨粉或研磨（mó）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（yán）磨膏和拋（pāo）光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的（de）發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一（yī）定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉（chā）網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原（yuán）理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周（zhōu）上的一條或多（duō）條油石，由漲開機構將油石沿徑（jìng）向（xiàng）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（tóu）旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻（zhī）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（tè）點：

加工精度高：特別是（shì）一些中小型通（tōng）孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好（hǎo）：表麵為交叉網紋，有（yǒu）利於潤滑油（yóu）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（jiān）斷（duàn）的孔

切削（xuē）餘（yú）量少。

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

3.3珩（héng）磨的切削過程

定壓（yā）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（shì）脫落切削階段，這種定壓（yā）珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁（bì）接觸麵（miàn）積很小（xiǎo），接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石（shí）表麵因接（jiē）觸壓力大，加上切屑對（duì）油石（shí）粘結劑（jì）的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度（dù）下降，因而有（yǒu）的磨粒在切削壓（yā）力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油石自（zì）銳。

第二階段是破（pò）碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越（yuè）光，與油石接觸麵積越來越大，單（dān）位麵積的（de）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（duì）粘（zhān）結（jié）劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很少，此（cǐ）時磨削（xuē）不是靠新磨粒，而（ér）是由磨粒尖端切削（xuē）。因而（ér）磨粒（lì）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（duàn）為堵（dǔ）塞切削（xuē）階段（duàn），繼續珩（héng）磨時油石和（hé）孔表麵的接觸麵（miàn）積越來越大，極細的切（qiē）屑（xiè）堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石（shí）堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力（lì）極低，相（xiàng）當（dāng）於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產（chǎn）生粘結性（xìng）堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔（kǒng）的精度和表麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

定量進（jìn）給珩磨

定量（liàng）進給珩磨時，進給機構以（yǐ）恒定的速度擴張進給，使（shǐ）磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程（chéng）隻存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞（sāi）切削現象。

因為當油石（shí）產生堵塞切削力下（xià）降時，進給量大於實際磨削量（liàng），此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破（pò）碎（suì），切削作用增強。

用此種方法珩磨（mó）時，為了提高孔精度和表（biǎo）麵粗糙（cāo）度（dù），最後可用不進（jìn）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（dǔ）塞切削階段時，轉換為定量進給（gěi）珩磨，以提高效率。最後可用（yòng）不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。