磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流（liú）與珩磨（mó）的區別

1、磨粒流工藝

磨料流（liú）加工(AFM)工藝是理想的拋光和去毛刺方法，特別是對於複雜的內（nèi）部形狀和有挑戰（zhàn）的（de）表麵加工要求。

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠（jǐ）壓珩磨技（jì）術，起源於20世紀60年代，是（shì）一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨（mó）料介質，在一定壓力作用下，通過引導流過（guò）工件的（de）待加工表麵，磨料對材（cái）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（dī）待加（jiā）工表麵的（de）粗糙度值，實現（xiàn）光整（zhěng）加工目的。得益於（yú）塑（sù）性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵（miàn）進行光整加工，尤（yóu）其是針對難以加工（gōng）的複（fù）雜內腔表麵，能取得較好的光（guāng）整加工效果，近年來這種技術在航（háng）空（kōng）、航天、汽車（chē）和模具等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工（gōng）件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

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、以及不規則形狀的（de）中小型（xíng）工件。磨粒流（liú）拋光工藝包含三個（gè）核心要素（sù），即軟磨（mó）料（liào）、夾具與PLC係統：

軟（ruǎn）磨（mó）料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態（tài）的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後（hòu）是否會黏（nián）貼工件（jiàn），是影響拋光去毛刺質量的（de）關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金（jīn）剛（gāng）石等，根據各自的硬度，對（duì）應（yīng）不同材質的工件。例如鋁製品、銅製（zhì）品工件，選（xuǎn）用碳化矽磨料即可。而硬（yìng）度較高的鎢鋼（gāng）、合金鋼，選用（yòng）白剛（gāng）玉或金剛石更（gèng）為合適（shì）。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提（tí）高工件拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

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係統是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡潔、規範（fàn），既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設備（bèi）使（shǐ）用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜（zá）的零件

(二（èr）)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測性好（hǎo）

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是（shì）將研磨工具(以下（xià）簡稱研具)表麵嵌人（rén）磨（mó）料或敷塗磨（mó）料並添加潤滑劑（jì）,在（zài）一定的壓（yā）力作用下（xià），使工件和研具（jù）接觸並做相（xiàng）對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去（qù）一層極（jí）薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準（zhǔn）確（què）的幾何形（xíng）狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表麵進行（háng）最（zuì）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連（lián）續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具（jù）間不斷地滑動與滾動，從而（ér）實現（xiàn）對工件的切削。濕研應用（yòng）較多（duō）。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓嵌在研（yán）具表層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑（huá）劑。幹研多（duō）用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的（de）研磨膏，粗、精研均可采（cǎi）用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備（bèi）簡單，精度要求高。

加工質量可靠（kào）。可（kě）獲得很高的精度和很低的Ra值。但（dàn）一般不能提高加工麵與其他表（biǎo）麵之（zhī）間的位置精度。

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

研磨廣泛用於（yú）單件小批生產中（zhōng）加工各種高精度（dù）型麵，並可（kě）用（yòng）於大批大量生（shēng）產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是（shì）用遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理（lǐ）和（hé）化學（xué）綜合作用的微量切前，其速度很低，壓力很（hěn）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（bān）能達到R.=0.4~0.1μm,最小（xiǎo）可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度（dù）和一些位置精度也可進（jìn）一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加（jiā）工中，並且（qiě）獲得了（le）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（xuē）說

這種觀點認為:研磨（mó）和磨削一樣，是一（yī）種純切削過程。最終精度的獲得是由很多微小（xiǎo）的硬磨粒對工件表（biǎo）麵不斷（duàn）切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互（hù）相交錯、互相抵（dǐ）消的加工麵（miàn）。它與磨（mó）削的（de）差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種（zhǒng）觀點在實際過程中（zhōng）可以（yǐ）解釋許多現象，也能指導工作。例如，研磨過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（xù）高。但這種觀點解釋不了用（yòng）軟磨料加（jiā）工硬材料，用大顆粒磨粒卻能加工（gōng）出低粗糙度表麵的實例，顯然這（zhè）種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點（diǎn）認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件（jiàn）與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被（bèi）“壓平”，填充了低四（sì）處，而後形成極低的表（biǎo）麵（miàn）粗（cū）糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑（sù）性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難（nán）解釋為塑性（xìng）變形。實際上，工（gōng）件在研磨前後有質量（liàng）變化，這說明不是簡單的壓（yā）平過程。

化學作用說

這（zhè）種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很（hěn）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（shì）工件表麵高凸（tū）部位（wèi）形成的化合物薄膜（mó）不斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵（miàn）粗糙（cāo）度。然而（ér），顯微分（fèn）析表明，經（jīng）研磨的（de）表（biǎo）層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅是（shì）磨料去除化合物薄膜的不斷形成（chéng）過程，並且對表麵層有切削作用，而化學（xué）作（zuò）用（yòng）則加速了研磨過程。顯（xiǎn）然化學作用說也不全麵。

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

2、拋光

拋光是指利（lì）用機械、化學（xué）或電化學的作用，降低工件表麵（miàn）粗糙度，獲得光（guāng）亮、平整表麵的加工（gōng）方（fāng）法（fǎ）。主（zhǔ）要（yào）是利用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的修飾加工。

2.1拋光（guāng）的分類

機械拋光

機械拋（pāo）光是靠切削或使材料（liào）表麵發生塑性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、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采用（yòng）特製（zhì）的磨具，在含有磨料的研拋（pāo）液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高（gāo）速旋轉運動。利用該技術（shù）可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法中（zhōng）表麵粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學（xué）拋（pāo）光

化學拋光是材（cái）料在化學介質中讓表麵微（wēi）觀凸出的部分較凹（āo）部分（fèn）優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光（guāng）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糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

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

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷麵作超（chāo）聲波振動，通過磨料懸浮液拋光（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，使磨料在工（gōng）件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的液體及其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到（dào）拋光的目（mù）的（de）。流體（tǐ）動（dòng）力研磨（mó）是由液壓驅（qū）動，介質主要采用在較低（dī）壓（yā）力下流（liú）過性好的特殊化合物(聚合物（wù）狀物質)並摻（chān）入磨料（liào）製成，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在磁場作（zuò）用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容（róng）易控製。。

電火花超聲（shēng）複合拋光

為了提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以（yǐ）上工件（jiàn）的拋（pāo）光速度（dù），采用超聲波與專用的高頻窄（zhǎi）脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作（zuò）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

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的（de）表麵可（kě）以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光（guāng）機進（jìn）行拋光。然後是手工油石（shí）研磨，條狀油石加煤油作為潤（rùn）滑劑或冷卻劑。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和煤（méi）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（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件（jiàn）表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使（shǐ）用鑽石（shí）研磨（mó）膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）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（pāo）光布輪可（kě）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中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔（kǒng）進行精整加工的一種加工方式。

珩磨工藝是（shì）一種以（yǐ）被加工麵為導向（xiàng），在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除（chú）加工餘量，其切削軌跡為交叉（chā）網紋的精孔（kǒng）加（jiā）工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周（zhōu）上（shàng）的一條或多條油石，由漲開機構將油石（shí）沿徑向漲開，使（shǐ）其（qí）壓（yā）向（xiàng）工件孔壁，以便產生（shēng）一定的接觸麵。同時珩（héng）磨頭旋（xuán）轉（zhuǎn）和往複運動。零件不動；或（huò）者珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從而實（shí）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（jìn）給珩磨（mó）。

3.2珩磨加工的特點：

加（jiā）工精度高：特別是一些中小型通孔，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（guǎng）：主（zhǔ）要加工各種圓柱形孔：通孔、軸（zhóu）向和徑（jìng）向有間斷（duàn）的孔

切（qiē）削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨（mó）加工工藝可以通過去除（chú）最少加工（gōng）餘量（liàng）而極大地改善孔和外圓的尺寸精（jīng）度、圓度（dù）、直線（xiàn）度、圓柱（zhù）度和表麵（miàn）粗糙度。

3.3珩磨（mó）的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中（zhōng），進給機構以恒定（dìng）的壓力（lì）壓向孔壁，分（fèn）三個階段。

第一個階（jiē）段是脫落切（qiē）削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石（shí）與孔壁接觸麵積很小，接觸壓（yā）力大，孔壁的（de）凸出部分很快被（bèi）磨去（qù）。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的（de）結合（hé）強度下降，因而（ér）有（yǒu）的磨粒在切削壓力的（de）作用下自（zì）行脫落，油石麵即露出新磨粒，此（cǐ）即油石（shí）自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩（héng）磨（mó）的（de）進行，孔表麵越（yuè）來越光，與油石接觸麵積越來越（yuè）大，單位麵積的（de）接觸壓力下降，切（qiē）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很小。

因（yīn）此，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。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易破裂、崩（bēng）碎而形（xíng）成新的切削刃。

第（dì）三階段為堵塞切削階段，繼續珩（héng）磨時油石和（hé）孔表麵（miàn）的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於（yú）油石（shí）與孔壁之間不易排除，造成油（yóu）石堵塞，變（biàn）得很光滑。因此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結（jié）性堵塞時，油（yóu）石完全失（shī）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。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定（dìng）的速度擴張進給（gěi），使磨粒強（qiáng）製（zhì）性地切（qiē）入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和破碎切削，不可能（néng）產生堵塞切（qiē）削（xuē）現象。

因為當油石產生堵塞切削力下降時，進給量大於（yú）實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強（qiáng）。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，最後可用（yòng）不進給珩磨（mó）一定（dìng）時間。

定（dìng）壓－－定量進給珩磨

開始時以定（dìng）壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段（duàn）時，轉換為定（dìng）量進給珩磨，以提高（gāo）效率。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度（dù）和（hé）表麵粗糙度。