磨削之研磨拋（pāo）光、磨粒（lì）流（liú）與珩磨的區別

1、磨粒流工藝

磨料（liào）流（liú）加工(AFM)工藝是理（lǐ）想（xiǎng）的拋光和去毛刺方法，特別（bié）是對於複雜的內部形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流（liú）加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱（chēng）為擠壓珩磨技術，起源（yuán）於20世紀60年代，是一種（zhǒng）區別於傳（chuán）統機（jī）械加工（gōng）的光（guāng）整加工方法。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介（jiè）質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並（bìng）進行微（wēi）量去除，可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工（gōng）效果，重要的是可以（yǐ）降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工目的。得益於塑性極（jí）強的磨料（liào），這種（zhǒng）加工技術幾（jǐ）乎可以對任意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表麵，能取得較（jiào）好的光整加（jiā）工效果，近年（nián）來這種（zhǒng）技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了（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（yī）種通過半（bàn）流體介質進行拋光去毛刺的（de）工藝，主要麵向內孔（kǒng）、以及不規則形狀的（de）中小型（xíng）工件。磨粒（lì）流拋光工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與（yǔ）PLC係統（tǒng）：

軟磨料

　　軟磨（mó）料是由（yóu）非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半（bàn）流（liú）體狀（zhuàng）態的（de）介質，磨料顆粒的大小、硬度，以（yǐ）及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋光去毛刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金（jīn）剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如（rú）鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬（yìng）度較高的鎢鋼、合金（jīn）鋼，選用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（gōng）件拋光去毛刺的效率（lǜ）。一來，一款夾具上可以同時夾（jiá）持多（duō）個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退（tuì）模換工件（jiàn）時，不必每次校準，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，如何保持工件均勻受力，而不致於使工（gōng）件壓傷（shāng）。

PLC係統（tǒng）

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

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複（fù）雜的零件

(二)均（jun1）勻性（xìng）和重複性好

(三)可實現自（zì）動化生產

(四)生產（chǎn）效率高

(五)可控性及可預（yù）測性好

(六)加（jiā）工表（biǎo）麵質好

1、研磨

研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表（biǎo）麵嵌人（rén）磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在（zài）一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作用，從工件表麵切去一層（céng）極薄的切屑，使工件具有精確（què）的尺寸、準確的幾何形狀和很高的（de）表麵粗（cū）糙度，這種對工件表麵進行最終精密加工的方法（fǎ），叫做研（yán）磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加（jiā）工的產品（pǐn）與研具間不斷地滑動（dòng）與滾動，從而實現對工件（jiàn）的切削。濕研應用較（jiào）多。

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

半幹研所用研磨劑為糊（hú）狀的研磨膏，粗（cū）、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範（fàn）圍（wéi）

設備簡單，精度要求高。

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

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

研磨廣泛用（yòng）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中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過研具對（duì）工（gōng）件表麵進行包括物理和（hé）化學綜合作用的微量切前，其速度很低，壓力很小（xiǎo），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（dá）到（dào）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步提高。 

盡管研磨（mó）已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效（xiào）果,但人們對研磨過程的機理有（yǒu）多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨（mó）削一樣（yàng），是（shì）一（yī）種（zhǒng）純（chún）切削過程。最終精度的獲得是由很多微（wēi）小的（de）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,形成無數條切痕重疊、互（hù）相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的（de）差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而（ér）已。這（zhè）種觀點在實際過（guò）程中可以解（jiě）釋（shì）許多現象，也能指導工作。例如，研磨過（guò）程中使用的磨料粒度一（yī）序比一序細，而獲得的精度則一序比一（yī）序高。但這種觀點解（jiě）釋不了用軟（ruǎn）磨料加（jiā）工硬材料，用（yòng）大顆粒磨粒卻能加（jiā）工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵（miàn）。

塑（sù）性變（biàn）形說

這種觀點認為在研磨（mó）時，表麵發生了級性變形。即在工件（jiàn）與（yǔ）研具表麵接（jiē）觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的（de）表麵（miàn）粗糖度。住然而（ér）在研磨極軟材料(如（rú）鉛（qiān）、錫等（děng）)時，產生塑性變（biàn）形是有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻（bō）璃)時，則很（hěn）難解釋為塑性變形（xíng）。實際上，工件在研磨前後有質（zhì）量變化，這說明不是簡單的（de）壓平過（guò）程。

化學作用（yòng）說

這種觀點認為:被（bèi）研磨表麵（miàn）出現（xiàn）了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作用下，很快就形成了一層化合（hé）物薄膜;這層薄膜具有化學保護（hù）作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高（gāo）凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉（diào）又很快形（xíng）成的過程,最後獲（huò）得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表（biǎo）明（míng），經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不僅（jǐn）是磨料去除化合物薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對表麵層有（yǒu）切削作用，而化學作（zuò）用則加速了研磨過程。顯然（rán）化學作用說也不（bú）全麵（miàn）。

綜上所述，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、活性物質的化學作用（yòng）及工件表麵擠壓變形等（děng）綜（zōng）合作用的結果。某一（yī）作用的主次（cì）程度取決於加工性質及加工過程的（de）進展階（jiē）段。

2、拋光

拋光是（shì）指利（lì）用機械、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平（píng）整表麵的加工方法（fǎ）。主（zhǔ）要是利用拋光工具和（hé）磨料顆粒等對工（gōng）件表麵進行的修飾（shì）加工。

2.1拋光的分（fèn）類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使（shǐ）材料表麵發（fā）生塑性變形而去掉工件表麵（miàn）凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用（yòng）油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表（biǎo）麵質量要求高的可采用超精研拋的方法。超（chāo）精（jīng）研拋是（shì）采用特製的磨具，在含（hán）有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作（zuò）高（gāo）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（zài）化學介質中讓表麵微（wēi）觀凸出的部分（fèn）較凹部分優先溶（róng）解，從而得（dé）到平滑麵（miàn）。該方法（fǎ）可（kě）以（yǐ）拋光形狀複雜的（de）工件，可以（yǐ）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（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原（yuán）理與化學拋光相同，即靠選擇性（xìng）溶解材（cái）料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化（huà）學拋光相比，它可（kě）消（xiāo）除陰（yīn）極反應的影響，效果（guǒ）較好。

超聲波拋（pāo）光

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動（dòng），通過磨料懸浮液拋（pāo）光脆硬材料的（de）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（chǎng）中，依靠超聲波的振蕩（dàng）作用，使磨（mó）料在工件表麵（miàn）磨（mó）削拋光。

流體拋光

流體拋（pāo）光是依靠（kào）流動的（de）液體及其攜帶的磨（mó）粒衝刷工件表麵達到拋（pāo）光的目的。流體動力研磨是由液壓驅動（dòng），介質主要采用在較低壓力下流過性（xìng）好的特殊化合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨（mó）削加工。這種（zhǒng）方法加工效（xiào）率高（gāo），質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

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高頻窄脈衝高（gāo）峰（fēng）值電流（liú）的脈（mò）衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電（diàn）脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝（yì）過程

粗拋（pāo）

精銑、電火花加工、磨削（xuē）等工藝後的表麵（miàn）可以選（xuǎn）擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機進行拋（pāo）光。然後是手工油（yóu）石（shí）研磨，條狀（zhuàng）油石加煤油作為潤滑劑或冷（lěng）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（zhǐ）隻（zhī）用適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而（ér）不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預（yù）硬鋼（gāng）件表麵損傷，無法（fǎ）達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要（yào）使（shǐ）用鑽石研磨膏（gāo）。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或（huò）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的鑽石研磨（mó）膏（gāo）和拋光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的發狀磨痕。

4、珩磨

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

珩（héng）磨工藝是一種以被加工麵為導向，在一定（dìng）進給壓力下，通過工具和零件的（de）相對（duì）運動去除加工餘量（liàng），其切削軌跡為交叉（chā）網紋的精孔加（jiā）工工（gōng）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（yóu）石，由漲開機構將油石沿徑向漲開（kāi），使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸（chù）麵。同時珩（héng）磨（mó）頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭（tóu）隻做旋轉運動，工件往複運動，從而（ér）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（rùn）滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工（gōng）各種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷的（de）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最（zuì）少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓（yuán）度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩（héng）磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向（xiàng）孔壁，分三個階（jiē）段。

第一個（gè）階段是脫落（luò）切削階段（duàn），這種定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙（cāo），油石與孔壁接觸麵積很小，接（jiē）觸壓力大（dà），孔壁的（de）凸出部分很快被磨（mó）去。而油石表麵因接觸壓力大（dà），加上切（qiē）屑對油石粘結劑的磨耗（hào），使磨粒與粘（zhān）結（jié）劑的結合（hé）強度下降，因而（ér）有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落（luò），油石麵即（jí）露出新磨粒（lì），此即油石自銳。

第二階段（duàn）是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光（guāng），與油石接觸麵積（jī）越來越大，單位麵積的（de）接觸（chù）壓力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此（cǐ），油石（shí）磨粒脫落很少，此時磨削不（bú）是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒（lì）尖端負荷很大（dà），磨粒易（yì）破裂（liè）、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階（jiē）段，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於（yú）油（yóu）石與孔壁之間不易排除，造成（chéng）油石堵塞，變得（dé）很光滑。因此油石切削能力極低，相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全（quán）失去切削能力並嚴重發熱，孔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（mó）時，進給機構以恒定的速度擴張進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此（cǐ）珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可（kě）能產生堵塞切削現象。

因為當油（yóu）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（héng）磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切（qiē）削作用增強。

用此種方法珩（héng）磨（mó）時，為了提高孔精度和表麵粗糙度，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（dìng）壓進給（gěi）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（bú）進給珩（héng）磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。