磨削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的（de）區別

1、磨粒流工藝（yì）

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

磨（mó）粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，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加工方法（fǎ）。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓（yā）力（lì）作用下，通過（guò）引導流過工件的（de）待加工表麵，磨（mó）料對材料形成擠壓並進行微量去除，可（kě）以達到去除毛刺飛（fēi）邊、孔口倒圓等加工效果，重要的是（shì）可以降低待加工（gōng）表麵的粗糙度值，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（shù）幾乎可以（yǐ）對任意形狀的表麵進行（háng）光整加工，尤其（qí）是針（zhēn）對難以加工的複雜內（nèi）腔（qiāng）表麵，能取得較好的（de）光整加工效（xiào）果（guǒ），近年來這種技術在航空（kōng）、航（háng）天、汽車和模具等行業得到了廣泛（fàn）應用。

1—活（huó）塞（sāi）　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說，就是一種通過半流體介質（zhì）進（jìn）行拋（pāo）光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵向內孔、以及不規則（zé）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（ruǎn）磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小的硬質顆粒，混合相關液體（tǐ），調製而成的半（bàn）流體狀態的介（jiè）質，磨料顆（kē）粒的大小、硬度（dù），以及半流體的粘稠度、遇熱（rè）後是（shì）否會黏貼工件，是影響（xiǎng）拋光去毛刺質（zhì）量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽（guī）、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同（tóng）材質的工件。例如鋁（lǚ）製品、銅製品工件，選用碳化矽磨料即可。而硬（yìng）度較（jiào）高（gāo）的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛（gāng）石更為合適。

工裝夾具

選用夾具（jù）的（de）原因是（shì），為了提（tí）高工件拋光去毛刺（cì）的效率。一（yī）來，一款夾具上可以同（tóng）時夾持多個工（gōng）件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工（gōng）件時，不必每次校準，大大減少了停機時間。

工裝夾具設計的（de）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（jiàn）壓傷。

PLC係統

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

1.2磨粒流特點（diǎn）

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均（jun1）勻性和重複（fù）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(以下簡稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗（tú）磨（mó）料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使（shǐ）工（gōng）件和研具接觸並做相對運動，通過（guò）磨料作用，從工件表麵切（qiē）去一層極薄的切屑，使（shǐ）工件具（jù）有精確的尺寸、準確的幾何形（xíng）狀和很高的表麵粗糙度（dù），這種對工件（jiàn）表麵進行最終精密加工的方法，叫做研（yán）磨（mó）。

1.1研磨的種類

濕研（yán）將液狀研磨劑（jì）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間不斷地滑動與滾動，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)均勻地壓嵌在研具表層上（shàng），研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑。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、精研均可采用。

1.2研磨的特（tè）點及應用範圍

設備簡單，精度要求高。

加工質量（liàng）可靠。可獲得很高的（de）精度和很（hěn）低的Ra值。但一般不能提高加工麵與（yǔ）其他表（biǎo）麵之（zhī）間的位置精度。

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

研磨（mó）廣（guǎng）泛用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）工件表麵（miàn）進行包括（kuò）物理和化學綜合作用的（de）微量切前，其速度很低，壓（yā）力很（hěn）小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的（de）尺寸誤差（chà），表（biǎo）麵粗糙（cāo）度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度和一些位（wèi）置精度也（yě）可進（jìn）一步提高。 

盡管研磨已廣泛應用於（yú）機械（xiè）加工中，並且獲得了最佳的（de）工藝效果,但（dàn）人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純切（qiē）削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純（chún）切削過程。最（zuì）終（zhōng）精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切削（xuē），靠磨粒的尖劈、衝（chōng）擊（jī）、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削（xuē）的差別隻是磨粒顆粒較細，切（qiē）削運動不盡相同（tóng）而已。這種觀點在實際過程中可以解釋許多現象，也（yě）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高。但這種觀（guān）點解釋（shì）不了（le）用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒卻（què）能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性（xìng）變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發（fā）生了級（jí）性（xìng）變形。即在工件與（yǔ）研（yán）具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在（zài）摩（mó）擦（cā）、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充（chōng）了低四處，而後形成極低的表麵粗糖（táng）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的;而用軟基體拋光硬材料（liào）(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。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（guò）程。

化學作（zuò）用（yòng）說

這種觀（guān）點認為:被研（yán）磨表麵出現了化學變化過程。工件（jiàn）表（biǎo）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（jù）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）部位形成的化合物薄膜不斷被除（chú）掉又很快形成的過程,最後獲得（dé）較低的表麵粗糙度（dù）。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研磨不（bú）僅是磨料去除化合物薄膜（mó）的（de）不（bú）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研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜（zōng）上所述，研（yán）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）物質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作用的結果。某一作（zuò）用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋（pāo）光是指利用（yòng）機械、化（huà）學（xué）或電化學的作用，降低工件（jiàn）表（biǎo）麵粗糙度，獲得光亮（liàng）、平整表麵的（de）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）的修飾加（jiā）工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠（kào）切削或使材料表（biǎo）麵發（fā）生塑性變形而去掉工件表麵凸出部得到平滑麵的拋（pāo）光方（fāng）法，一般使用油石條、羊毛（máo）輪（lún）、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可（kě）采用（yòng）超精研拋的方法。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨（mó）料（liào）的研拋液中（zhōng），緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技（jì）術可（kě）達到Ra0.008 μm的表麵粗（cū）糙（cāo）度，是各種拋光方（fāng）法中表麵粗（cū）糙度最好的。光學（xué）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觀凸出的部分較凹部分優（yōu）先溶解，從而（ér）得（dé）到平滑麵。該方法（fǎ）可以拋光形（xíng）狀複雜的工件，可以同（tóng）時拋光很多工件，效率高。化學拋光（guāng）得到的表麵（miàn）粗糙（cāo）度一（yī）般為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表麵微小（xiǎo）凸出（chū）部分，使表麵光滑。與化學拋光相比，它可消除（chú）陰極反應的（de）影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲波振動，通過磨料懸（xuán）浮液（yè）拋光脆（cuì）硬材料的一種加工方法。將工件（jiàn）放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的（de）振蕩作用，使磨料在（zài）工件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流動的液體及（jí）其攜帶的磨粒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（jiè）質主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質（zhì）)並摻入磨料製成，磨料可采（cǎi）用（yòng）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（zuò）用下（xià）形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率（lǜ）高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了（le）提高表麵粗糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度，采用（yòng）超聲波（bō）與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的（de）脈（mò）衝電源進行（háng）複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅速降低其表麵（miàn）粗（cū）糙度。

2.2拋光（guāng）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（kě）以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的（de）旋轉表麵（miàn）拋光機進行拋光。然後是手工油石研（yán）磨，條狀油石加煤（méi）油作為潤滑劑或冷（lěng）卻劑。使用順序（xù）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（de）號數依（yī）次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬硬的模具（jù）鋼（gāng）(52 HRC以上)，而不適（shì）用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損傷，無（wú）法達（dá）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（lún）混合鑽石研磨（mó）粉或研磨膏進行研磨（mó），則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏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

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

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

3.1珩磨原理（lǐ）

珩磨是（shì）利用安裝於珩（héng）磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構將油石（shí）沿徑（jìng）向漲開，使其壓向工（gōng）件孔壁，以便產生一定的接觸麵。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珩磨加工的特點：

加工精度高：特（tè）別是一些中小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質（zhì）量好：表（biǎo）麵為交（jiāo）叉網紋（wén），有利於潤滑油的存（cún）儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓柱形孔（kǒng）：通孔、軸向（xiàng）和徑向有間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩（héng）磨加工工藝可以通過去除最少加（jiā）工餘量而極大（dà）地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線（xiàn）度、圓柱度和（hé）表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給珩磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分（fèn）三個階段。

第一個階段（duàn）是脫（tuō）落切（qiē）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，接觸壓（yā）力大，孔壁的凸出部分（fèn）很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度（dù）下降（jiàng），因（yīn）而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，此即油（yóu）石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨（mó）的進行，孔表麵越（yuè）來越光，與油（yóu）石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，切削效率降低（dī）。同時切（qiē）下的切屑小而細，這（zhè）些切屑（xiè）對粘結劑的磨耗也很小（xiǎo）。

因此，油石磨粒（lì）脫落很少，此時磨削不是（shì）靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨（mó）粒易破裂、崩碎而形成新的切（qiē）削刃。

第三階段為堵塞（sāi）切削階（jiē）段，繼續珩磨時油（yóu）石和孔表（biǎo）麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔（kǒng）壁之間不（bú）易排除，造成（chéng）油石堵塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低（dī），相當於拋光（guāng）。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而產（chǎn）生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並（bìng）嚴（yán）重發熱，孔的精度（dù）和表麵粗糙度均會受到影響。此（cǐ）時（shí）應盡快結束珩磨。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構（gòu）以恒定的速度（dù）擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切（qiē）削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因為當油石產生（shēng）堵塞切削力下降時，進（jìn）給（gěi）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（suì），切削作用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

開（kāi）始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定（dìng）量進給珩磨，以提高效率。最後可（kě）用不進給珩磨，提高孔的精度和表（biǎo）麵粗糙（cāo）度。