磨削之研磨拋光（guāng）、磨粒流與珩磨的區（qū）別

1、磨粒流工藝

磨料流加工（gōng）(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（tiāo）戰的表麵加工要求。

磨粒（lì）流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓（yā）珩磨技術（shù），起源（yuán）於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整（zhěng）加工方法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加（jiā）工表麵，磨料對材料形成擠壓並進（jìn）行微量去除，可以達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等（děng）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（xìng）極強的磨料，這種加工技術幾乎可（kě）以對任意（yì）形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔（qiāng）表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在（zài）航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣泛應（yīng）用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係（xì）統

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

軟（ruǎn）磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混（hún）合相關液體，調製而成的半流體狀態（tài）的介質，磨（mó）料顆粒的大小、硬度，以及（jí）半流體的粘（zhān）稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋（pāo）光去（qù）毛刺質量的關鍵（jiàn）。磨料通常選（xuǎn）材有碳化矽、白剛玉、金剛（gāng）石等，根據各（gè）自的硬度，對（duì）應不同材（cái）質的工件。例（lì）如鋁（lǚ）製品、銅製品工件（jiàn），選用（yòng）碳化矽磨料（liào）即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用（yòng）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（pāo）光去毛刺的效率（lǜ）。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一（yī）次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了（le）停機時間。

工裝夾具設（shè）計的關鍵在於，在提升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個（gè）磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規（guī）範（fàn），既可以讓操（cāo）作人員更快上手（shǒu），減少培（péi）訓磨合時間，又（yòu）可以減少設備（bèi）故障率，延長（zhǎng）設備使用壽（shòu）命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複（fù）雜的零件

(二)均勻性（xìng）和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效（xiào）率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下（xià）簡稱研具（jù）)表麵嵌人磨（mó）料或敷塗（tú）磨料並添加潤滑劑,在一（yī）定（dìng）的壓力作用下，使工件和研具接（jiē）觸並做相對運動，通過（guò）磨料作用，從（cóng）工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺（chǐ）寸、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精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或（huò）連續加注於研（yán）具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研（yán）具間（jiān）不斷地滑動與滾動（dòng），從而實現對工件的切削（xuē）。濕（shī）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（liàng）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、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工（gōng）質量可靠。可獲得很高的（de）精度和很低的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、鑄鐵、銅（tóng）鋁及（jí）其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑（sù）料製品等。

研磨廣（guǎng）泛用於單件小批生產中加工各種高精度型麵（miàn），並可用（yòng）於大批（pī）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括物理和化學綜合作用（yòng）的微量切前，其速度很低，壓力（lì）很小，經過（guò）研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗（cū）糙度一般（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位置精度也可進一（yī）步提高。 

盡管研磨（mó）已廣泛應用（yòng）於機械加工中，並且獲得（dé）了最佳的工藝效果,但人們對研磨過程的（de）機理有多種觀點。

純切削說

這（zhè）種觀點認為:研（yán）磨和磨削（xuē）一樣，是一種純（chún）切削過程。最終精度的獲得是由很多微小（xiǎo）的硬磨粒對工件表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕（hén）重疊、互相交錯（cuò）、互相抵消的加工（gōng）麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際（jì）過程（chéng）中（zhōng）可以解釋許多現象，也能（néng）指導工作。例如，研磨過程中使用的（de）磨料粒度一序比一序細，而獲得的精（jīng）度則一序比一序高。但（dàn）這（zhè）種觀點解釋不了用（yòng）軟磨料加工硬材料，用大顆粒（lì）磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種（zhǒng）觀點（diǎn）不全麵（miàn）。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動（dòng）中，粗糙高凸（tū）的部（bù）位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低（dī）的表麵粗糖（táng）度。住然而（ér）在研磨（mó）極軟材（cái）料(如（rú）鉛、錫等)時，產生塑性變形是有可能的;而用（yòng）軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解（jiě）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

這種觀點認為:被研磨表麵（miàn）出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層（céng）化合物薄膜;這層（céng）薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨（mó）料除掉。研磨過程就是工件表麵（miàn）高（gāo）凸部位形成的化合物薄膜不（bú）斷被除掉又很（hěn）快形成的過程,最後獲得較低（dī）的表麵粗糙度。然而，顯微（wēi）分析表明，經研磨的表層（céng）約有微米（mǐ）程度的破壞層。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對（duì）表麵層有切削作用，而化（huà）學作用則加速（sù）了研磨過程。顯然化學作（zuò）用說也不全（quán）麵（miàn）。

綜上所述，研磨過（guò）程不可能（néng）由一種觀（guān）點來（lái）解釋。事實（shí）上（shàng），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擠壓變形等綜（zōng）合作用的結果。某一作（zuò）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）指利用機械（xiè）、化學或電化學的作用，降低工（gōng）件表麵粗糙度（dù），獲得光亮、平整表（biǎo）麵的加工方法。主要是利用拋光工具（jù）和磨料顆粒等對（duì）工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光的（de）分類

機械拋光

機械拋光（guāng）是靠切削或使材料表麵發生塑性變形（xíng）而去掉工件表麵凸出部（bù）得（dé）到平滑（huá）麵的拋光方（fāng）法（fǎ），一般使用油石條、羊毛輪（lún）、砂紙等，以手工操作為主，表麵（miàn）質量要求高的可（kě）采用超精研拋（pāo）的方法。超精研（yán）拋是采用特製的磨具，在含有磨料的（de）研拋液中，緊壓在工件（jiàn）被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的（de）表麵粗糙度，是各種拋光方法（fǎ）中表（biǎo）麵粗糙（cāo）度（dù）最好（hǎo）的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光（guāng）

化學拋光是材料在化（huà）學介質中讓表（biǎo）麵微觀凸出的（de）部（bù）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（zhuàng）複雜的工件，可以（yǐ）同時拋（pāo）光很多（duō）工件，效率高。化學拋光得到的表（biǎo）麵粗糙度一般為（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料（liào）表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化（huà）學拋光相比，它可消除陰極反應的（de）影響，效果較好。

超（chāo）聲波（bō）拋光

超聲拋光是利（lì）用工具斷（duàn）麵作超聲波振動，通過（guò）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液中並一起（qǐ）置於超（chāo）聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨（mó）料在工件表（biǎo）麵磨削拋光。

流體拋光

流體（tǐ）拋（pāo）光（guāng）是依靠流動的液（yè）體及（jí）其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到（dào）拋光的目（mù）的。流體動（dòng）力（lì）研磨（mó）是由液壓驅動，介質主要采用在較低壓力下流過性好（hǎo）的特殊化合物(聚（jù）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（guāng）

磁（cí）研磨拋光是利用磁性磨料在（zài）磁（cí）場作用下形成（chéng）磨料（liào）刷，對工件磨削（xuē）加工。這種方（fāng）法加工效率高，質（zhì）量好，加工條件容易控製。。

電火（huǒ）花（huā）超聲複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用超聲波與專用的（de）高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝（chōng）電源進行複合拋光，由超聲振（zhèn）動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件（jiàn）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、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（xuán）轉表麵拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨（mó），條狀油石加煤（méi）油作為潤（rùn）滑劑（jì）或冷卻劑。使用順序為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（hào）數依（yī）次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上（shàng）#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用（yòng）於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無（wú）法達到預期（qī）拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨（mó）膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨（mó）膏進行研磨，則通常的研磨順序（xù）是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的（de）鑽石研（yán）磨膏和拋光布輪可用（yòng）來去（qù）除1 200#和1 50 0#號砂紙留下（xià）的（de）發狀磨（mó）痕。

4、珩磨

在（zài）對零件（jiàn）加工的過程中，會使用到多種工藝（yì），其中珩磨加（jiā）工是對孔進行（háng）精整加工的一種加工方式。

珩磨工藝（yì）是一種以被加（jiā）工麵為導向，在（zài）一定進給壓力下，通（tōng）過工具和（hé）零件的相對運動去除加工餘量，其切削軌跡（jì）為交叉網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩（héng）磨是利用安裝於（yú）珩磨（mó）頭圓周上的一條或多條（tiáo）油石，由漲開機構將油（yóu）石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便（biàn）產生一定的接觸麵。同時珩磨頭旋（xuán）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（de）切削有三種模式：定壓進（jìn）給珩磨（mó）、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩磨（mó）。

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓柱度能達（dá）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（kǒng）、軸向和（hé）徑（jìng）向有間斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進（jìn）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，這種定壓珩磨（mó），開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸（chù）壓力大，孔壁的凸（tū）出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加（jiā）上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露（lù）出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔（kǒng）表麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效（xiào）率降低。同（tóng）時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑（jì）的磨耗也很（hěn）小。

因此，油石磨粒脫落（luò）很少，此時磨削不是靠新磨粒（lì），而是由磨粒（lì）尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大（dà），磨粒易破裂、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表麵的接觸麵積越（yuè）來越大，極細的切屑堆積於（yú）油（yóu）石（shí）與孔壁之間不（bú）易排除（chú），造成油石堵塞，變得很光滑。因此油石（shí）切削能（néng）力極低，相當（dāng）於（yú）拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油（yóu）石完全（quán）失去切削能力並嚴重發熱（rè），孔的精度和表麵粗（cū）糙度均會（huì）受（shòu）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（de）速度（dù）擴張進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過（guò）程隻存在脫落切削和破（pò）碎切削，不可能產生堵（dǔ）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（lì）增高，從而（ér）使（shǐ）磨粒脫落、破碎，切削作（zuò）用增強。

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

定壓（yā）－－定量（liàng）進給珩磨

開始時以（yǐ）定壓進給珩磨，當油石進入（rù）堵塞切削階段時（shí），轉換為（wéi）定量（liàng）進給珩（héng）磨，以提高效（xiào）率。最後可用（yòng）不進給珩磨，提（tí）高孔的精（jīng）度（dù）和表麵粗糙度。