磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝是理（lǐ）想（xiǎng）的拋光和去毛刺（cì）方（fāng）法，特別是對（duì）於複（fù）雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求（qiú）。

磨粒流加工技（jì）術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區（qū）別於傳統機械加工（gōng）的光整加工方（fāng）法。利用具有一定黏性的流動磨料介質，在一定壓力作（zuò）用（yòng）下（xià），通過引導流過工（gōng）件的待（dài）加工表麵（miàn），磨料對（duì）材料形成（chéng）擠（jǐ）壓並（bìng）進（jìn）行微（wēi）量去除，可以達到去除毛刺飛（fēi）邊、孔口倒圓（yuán）等（děng）加（jiā）工效（xiào）果，重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值（zhí），實（shí）現光整加工目的。得益（yì）於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以（yǐ）對任意形狀的表麵進行光整加（jiā）工，尤其是針對難以加工的複（fù）雜內腔表（biǎo）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、汽車和模具等（děng）行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流（liú），簡單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺（cì）的工藝，主要麵向內孔、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（liào）、夾具與（yǔ）PLC係（xì）統：

軟（ruǎn）磨料

　　軟磨料是由（yóu）非常細小的（de）硬（yìng）質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體（tǐ）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（rè）後是否（fǒu）會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材（cái）有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對（duì）應不同（tóng）材質的工（gōng）件。例如鋁製品（pǐn）、銅製品工件，選用碳（tàn）化矽磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金（jīn）剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原因是，為了提高工件（jiàn）拋光去毛刺的效率。一來，一款夾具上可以同時夾（jiá）持多個工件，一次（cì）性（xìng）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（jiǎn）少了停機時間。

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

PLC係統

　　PLC係統是整個磨粒流設（shè）備的控製（zhì）中心，PLC係統（tǒng）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（shí）間，又可以減少設備故障率，延長設備使用壽命（mìng）。

1.2磨粒流特點（diǎn）

(一（yī）)可加工內腔（qiāng）複雜的零（líng）件（jiàn）

(二)均（jun1）勻性（xìng）和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五（wǔ）)可控（kòng）性及可預測性好

(六)加（jiā）工表麵質（zhì）好

1、研磨

研磨（mó）是將研磨工具(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定（dìng）的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動（dòng），通過磨料作（zuò）用，從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（zhǔn）確的幾（jǐ）何（hé）形狀和很高的表麵粗糙度，這種對工（gōng）件表麵進行最終精密（mì）加工的方法，叫（jiào）做研磨。

1.1研磨（mó）的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵（miàn），使磨料(W14～W5)在被加工的產（chǎn）品與研具間不斷地滑動與滾動，從（cóng）而（ér）實（shí）現對工件的切削。濕研應用較多。

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

半幹研所（suǒ）用研磨劑為糊狀（zhuàng）的研磨膏，粗、精（jīng）研（yán）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。

加工質（zhì）量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一（yī）般不能（néng）提高加工麵與其他表麵之間的位（wèi）置精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金（jīn）、陶瓷、玻璃及（jí）某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各（gè）種（zhǒng）高精度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研磨（mó）機理

研磨的實（shí）質是用遊離的磨粒通過（guò）研具對工件表麵進行（háng）包括物理和化學綜合作用的微（wēi）量切（qiē）前，其速度（dù）很低（dī），壓力很小，經過研（yán）磨的工件可獲得（dé）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（biǎo）麵幾何形狀精度和一些位（wèi）置精度也可進一步提高。 

盡管研磨已廣泛應（yīng）用（yòng）於（yú）機械（xiè）加工（gōng）中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們對研磨過程（chéng）的機理有多（duō）種觀點（diǎn）。

純切削說

這種觀（guān）點認為:研磨和磨削（xuē）一（yī）樣，是一種純切削過程。最終精度的（de）獲得是由很多微小的硬磨粒（lì）對工件表（biǎo）麵（miàn）不斷切削，靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加（jiā）工麵。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。這種觀點在實際過程中（zhōng）可以解釋許多現（xiàn）象，也能指導工作（zuò）。例如，研磨過程（chéng）中使用的磨料粒度一序比一序細，而獲（huò）得的精度則一序比（bǐ）一（yī）序高。但這種（zhǒng）觀（guān）點（diǎn）解釋（shì）不了用軟磨料加工硬材料，用大（dà）顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實（shí）例（lì），顯（xiǎn）然這種觀（guān）點不全麵。

塑性變形說

這（zhè）種觀（guān）點認為在研磨時，表麵發生了級（jí）性變形。即在工件與研具（jù）表麵（miàn）接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩（mó）擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗（cū）糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的;而用軟基體拋光硬（yìng）材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑（sù）性變（biàn）形。實際（jì）上，工件在（zài）研磨前（qián）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（biǎo）麵（miàn）出現了（le）化學變（biàn）化過程。工（gōng）件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這層（céng）薄膜具有化學保護作用，但能（néng）被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件（jiàn）表麵高凸部位形成（chéng）的化（huà）合物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。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（zhè）說明研磨不僅是磨料（liào）去除化合物薄膜的不斷形成過程，並且對表麵層有切削作用，而化學作用則加速了（le）研（yán）磨過程。顯然化學（xué）作用（yòng）說也不全麵。

綜上所述，研磨過程不可能由一種（zhǒng）觀點來解釋。事實上，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（biǎo）麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用（yòng）的主次程度取決於加（jiā）工性質及加（jiā）工過程的進展階（jiē）段（duàn）。

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，獲得光亮、平整表（biǎo）麵（miàn）的加工方法（fǎ）。主要是利用拋光工（gōng）具和磨料顆粒等對（duì）工件表麵進（jìn）行的修飾加工。

2.1拋光的分類（lèi）

機械拋光（guāng）

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生塑性（xìng）變形而去掉工件（jiàn）表（biǎo）麵凸出部（bù）得到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙（zhǐ）等，以手工操（cāo）作為主，表麵質（zhì）量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研（yán）拋是采用特製的磨具，在含有磨料的（de）研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉（zhuǎn）運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗（cū）糙度（dù），是各種（zhǒng）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部分較凹部（bù）分優先溶解，從而得到平滑麵。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（huà）學拋光得到的表麵粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光

電解拋（pāo）光基本原理與化（huà）學拋光相同（tóng），即（jí）靠選（xuǎn）擇性溶解材料（liào）表麵微小凸出（chū）部（bù）分，使表麵（miàn）光滑。與化學拋（pāo）光相比，它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光（guāng）

超聲拋光是利用工具斷麵作超（chāo）聲波振動（dòng），通過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一（yī）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（yòng），使磨料在工件表（biǎo）麵磨削拋光。

流（liú）體拋光

流體拋光是（shì）依靠（kào）流動的液體（tǐ）及其攜帶的（de）磨粒（lì）衝刷工件表麵達到拋光的目（mù）的。流體動力研磨是由液壓驅動，介質主要采用（yòng）在較低壓力下流過性好（hǎo）的特殊化合物(聚合物（wù）狀（zhuàng）物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研（yán）磨拋光是（shì）利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料（liào）刷，對工件磨削（xuē）加工。這種方法加工效率高，質量（liàng）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流（liú）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用於工件表（biǎo）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。然後是手工油石研磨（mó），條狀油石加煤油作為潤滑劑或（huò）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。砂紙的號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實（shí）際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬（yìng）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（jīng）拋

精拋主要使用鑽石研磨膏（gāo）。若（ruò）用拋（pāo）光布輪混（hún）合鑽石研磨粉或研（yán）磨（mó）膏進行研磨（mó），則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的（de）鑽石研磨膏和拋光布輪可（kě）用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙（zhǐ）留下的發狀（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

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

珩磨工藝是一種以被加工麵為導向，在（zài）一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動（dòng）去除加（jiā）工餘量，其切（qiē）削軌跡為交叉（chā）網紋的精孔加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是（shì）利（lì）用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油石（shí），由漲開機構將油石沿徑（jìng）向漲開，使（shǐ）其壓向工（gōng）件孔壁，以便（biàn）產（chǎn）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（zhě）珩磨頭隻做旋轉運動，工件往複運動，從（cóng）而實現珩磨。

珩磨的切削（xuē）有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給珩磨、定壓-定量進給珩（héng）磨。

3.2珩（héng）磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中小型通（tōng）孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網（wǎng）紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的（de）保（bǎo）持。

加工範圍廣：主要加工各種圓（yuán）柱形孔：通孔、軸向和徑（jìng）向有間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

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

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進（jìn）給中，進給機構以（yǐ）恒定的壓（yā）力壓向孔壁，分三個階段。

第一個階段是脫落切削（xuē）階（jiē）段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接（jiē）觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨（mó）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（yīn）而有的磨粒在切削壓力的作用下自行（háng）脫落，油（yóu）石（shí）麵（miàn）即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨（suí）著珩磨的進行，孔表麵越來越光，與油石接觸麵（miàn）積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效（xiào）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（yě）很小。

因此，油（yóu）石磨粒脫落很少，此（cǐ）時（shí）磨（mó）削不是靠新磨粒，而是（shì）由磨粒尖端切削。因而磨粒尖（jiān）端負荷很大，磨粒易破裂（liè）、崩碎而形成新的（de）切（qiē）削刃。

第三階段為（wéi）堵塞切削階段，繼（jì）續珩磨時油石（shí）和孔表麵的（de）接觸麵積越來越大，極細（xì）的切屑堆（duī）積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石（shí）堵塞（sāi），變得很光滑。因此油石切削（xuē）能力極低，相當於拋光。若繼續珩（héng）磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削（xuē）能（néng）力（lì）並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影響（xiǎng）。此時應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量（liàng）進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴（kuò）張進給，使磨粒強製性地切入工件。因（yīn）此珩磨（mó）過程隻存在（zài）脫落切削和（hé）破碎切削，不可能產生（shēng）堵塞切削現象。

因為當油石產（chǎn）生堵塞切削力（lì）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，切削作用增強。

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

定壓－－定量（liàng）進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當（dāng）油石進入堵（dǔ）塞（sāi）切削階段時，轉換為定（dìng）量進給（gěi）珩磨，以提高效（xiào）率。最後（hòu）可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度（dù）。