磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩磨的區別

1、磨粒流（liú）工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於（yú）20世紀60年代（dài），是一種區別於傳統機械加（jiā）工的光整加工方（fāng）法（fǎ）。利用具有一定（dìng）黏性的流動磨料介質，在一定壓力（lì）作用下，通過引導（dǎo）流過工件（jiàn）的待（dài）加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除（chú），可以（yǐ）達到去除毛刺飛邊（biān）、孔口倒圓等加工效（xiào）果（guǒ），重要的是可以降低待加工表麵的粗糙度值，實（shí）現光（guāng）整加工目的。得益於塑性極強的磨料，這種（zhǒng）加工技（jì）術幾乎可以對任意形（xíng）狀的表麵進行光整加（jiā）工，尤（yóu）其是針對難以加工的複雜（zá）內（nèi）腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年（nián）來（lái）這種技術在（zài）航空、航天、汽車和模（mó）具等行業得到了廣（guǎng）泛應（yīng）用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體（tǐ）

1.1工藝係統（tǒng）

磨粒流，簡單來說，就（jiù）是一種通過半流體（tǐ）介質（zhì）進行拋光（guāng）去毛刺的工（gōng）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（yào）素，即軟磨料、夾具（jù）與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨料是由非常細小（xiǎo）的硬質顆粒，混合相關（guān）液體，調（diào）製而成的半流體狀態的介（jiè）質，磨料顆粒的大小（xiǎo）、硬度，以及半流體的粘稠度、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（tōng）常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化矽（guī）磨料即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或金剛石更為合適。

工裝夾具

選（xuǎn）用夾具的原因（yīn）是，為了提高工件拋光去毛（máo）刺的效率。一來，一款（kuǎn）夾具上可以同時（shí）夾持多個工件，一次性加工。二來，使（shǐ）用工裝夾具後，退（tuì）模換工件時，不必每次（cì）校準，大大減少了停機（jī）時間。

工裝夾（jiá）具設計的關鍵在於，在提升效率的前提（tí）下，如（rú）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（xì）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，又可以減少（shǎo）設備故障（zhàng）率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一（yī）)可加（jiā）工內腔（qiāng）複雜的零（líng）件

(二)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（kòng）性及可（kě）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（rén）磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓（yā）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極薄的切屑，使工（gōng）件具有精（jīng）確（què）的尺寸、準確（què）的幾何形（xíng）狀（zhuàng）和（hé）很高的（de）表麵粗（cū）糙度（dù），這種對工件表麵進行最終（zhōng）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（jì）塗（tú）敷或連（lián）續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被（bèi）加工的（de）產品與研具間（jiān）不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研（yán）應用較（jiào）多。

幹研將（jiāng）磨料(W3.5～W0.5)均（jun1）勻地壓嵌（qiàn）在研具表層上，研（yán）磨時需在研具表麵塗以少（shǎo）量的潤滑劑。幹研（yán）多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗（cū）、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（jiā）工（gōng）質量可靠。可獲得很高的精（jīng）度和很低的Ra值。但一般不能提高加（jiā）工麵與其他表麵之間的位（wèi）置精度。

可加工各種（zhǒng）鋼、淬硬鋼、鑄（zhù）鐵、銅鋁及其合金、硬質合金（jīn）、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣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（shēng）產中。

1.3研磨（mó）機理

研磨的實質是用遊離的磨粒通過（guò）研具（jù）對工件（jiàn）表麵進行包括物理和化學綜合作（zuò）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（miàn）粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精度（dù）和一些位置精度也可進一步提（tí）高。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了（le）最（zuì）佳的工藝（yì）效果,但人們對研磨（mó）過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認（rèn）為:研磨和磨削一樣，是一種純（chún）切削過程。最終精度的獲（huò）得是由很多微小的硬磨（mó）粒（lì）對工件表（biǎo）麵不斷切削，靠磨（mó）粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用（yòng）,形成無數條切痕重疊（dié）、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的（de）差別（bié）隻是磨粒顆粒較細，切削運（yùn）動（dòng）不盡相同而已。這（zhè）種（zhǒng）觀點在實（shí）際過程中可以解釋許多現象，也能指導工（gōng）作。例如，研磨過（guò）程中使用的磨料粒度一序比一序（xù）細，而獲得的（de）精度則一（yī）序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨粒（lì）卻能加工出低粗糙度表麵的（de）實例，顯然（rán）這（zhè）種觀點不全麵。

塑性變形說（shuō）

這種觀點認為（wéi）在研磨時，表麵發生了（le）級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中（zhōng），粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟（ruǎn）材料(如鉛、錫等)時，產生塑性變形是（shì）有可能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際（jì）上，工件在研磨前後有質量變（biàn）化，這（zhè）說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這種觀點認（rèn）為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表（biǎo）麵活性物質（zhì）在化學作（zuò）用下，很快就形成了一層化合物薄膜;這（zhè）層薄膜具有（yǒu）化學（xué）保護作用，但能（néng）被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化合物（wù）薄膜不斷（duàn）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（céng）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（mó）的（de）不斷形成過程，並且對表麵層（céng）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。

綜上（shàng）所述，研磨（mó）過程不可能由一種觀點來（lái）解釋（shì）。事實上（shàng），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麵擠壓（yā）變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程（chéng）度取決於加工性質及加工過程的（de）進展階段。

2、拋光（guāng）

拋光是指利用機械、化學（xué）或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要是利（lì）用拋光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的修（xiū）飾（shì）加工（gōng）。

2.1拋（pāo）光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料（liào）表麵發（fā）生塑性變（biàn）形（xíng）而去掉工（gōng）件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方法，一般使用油（yóu）石條、羊毛輪、砂紙等（děng），以手工操作（zuò）為主，表（biǎo）麵質（zhì）量要求高的可采用超精（jīng）研拋的方法。超精研拋是（shì）采用特製（zhì）的磨具，在（zài）含有磨料的研拋（pāo）液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達（dá）到Ra0.008 μm的表（biǎo）麵粗（cū）糙度，是各種拋光方法中表麵粗糙度（dù）最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學（xué）拋光

化（huà）學拋光是材料在化學介質（zhì）中讓表麵微（wēi）觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得（dé）到平滑麵。該（gāi）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。化學拋光得（dé）到的表麵（miàn）粗糙度一般為Ra10 μm。

電解拋光（guāng）

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選（xuǎn）擇性溶（róng）解材料表麵微（wēi）小凸出部分，使表麵光滑（huá）。與化學（xué）拋光相比，它可消除陰極反應的影響，效果（guǒ）較好。

超聲波拋光（guāng）

超聲拋光是利用工具斷麵作超聲（shēng）波振動，通（tōng）過磨料懸浮液拋（pāo）光脆（cuì）硬材料的一種加工方（fāng）法。將工（gōng）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（de）振蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋（pāo）光。

流體拋光

流（liú）體拋光（guāng）是依靠流動的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目的（de）。流（liú）體動力研（yán）磨是（shì）由液壓驅動，介質主（zhǔ）要采用在較低壓力（lì）下流過性好的特殊化（huà）合物(聚合物狀物質)並摻入磨料製成，磨料可采用碳（tàn）化矽粉末。

磁研磨拋光

磁（cí）研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下（xià）形（xíng）成磨料刷，對工（gōng）件磨削（xuē）加（jiā）工。這種方法加工效率高，質量好，加（jiā）工（gōng）條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表麵（miàn）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（mò）衝高峰值電流的脈衝（chōng）電源進行（háng）複合（hé）拋光，由超聲振動和電（diàn）脈衝的腐蝕同時作用於（yú）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（xǐ）、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（xuán）轉表麵拋光機進行拋光。然後（hòu）是手工油（yóu）石研磨，條狀油石（shí）加（jiā）煤油作為潤滑劑或冷（lěng）卻劑（jì）。使用順（shùn）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（shā）紙隻用適於淬硬（yìng）的模具鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可（kě）能會導致預硬鋼件表麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用（yòng）鑽石研磨膏。若用拋光布（bù）輪（lún）混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨，則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋（pāo）光布輪可（kě）用（yòng）來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留（liú）下的發狀（zhuàng）磨痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程中，會使用到多種工（gōng）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（yì）是一種以被加（jiā）工（gōng）麵為導向，在一定進給壓力（lì）下，通過工（gōng）具和零件的相（xiàng）對運動去除（chú）加工（gōng）餘量，其切削（xuē）軌跡為交叉網紋的精孔加工工藝（yì）。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩（héng）磨頭（tóu）圓周（zhōu）上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使（shǐ）其（qí）壓向工件（jiàn）孔壁，以便產生一定（dìng）的接觸麵（miàn）。同時珩磨頭旋轉和（hé）往複（fù）運動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉（zhuǎn）運動，工件往複運動，從而實現珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高（gāo）：特別是一些中小型通孔，圓柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉（chā）網紋，有利於潤滑油（yóu）的存儲及油膜的保持。

加工（gōng）範圍廣：主要加工各種圓柱形孔：通孔（kǒng）、軸向（xiàng）和徑向有間斷（duàn）的（de）孔（kǒng）

切削餘量少。

糾孔能力（lì）強：采用珩磨加工工藝可以通過去除最少加工餘（yú）量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱（zhù）度和表麵粗（cū）糙度。

3.3珩磨的（de）切削過程

定壓進給珩磨

定（dìng）壓進給中，進給機構以恒（héng）定的壓（yā）力壓向（xiàng）孔壁，分三個階（jiē）段。

第一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由（yóu）於孔（kǒng）壁粗糙，油石與孔（kǒng）壁（bì）接（jiē）觸麵（miàn）積很小，接觸壓力大，孔壁（bì）的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結劑的磨（mó）耗（hào），使磨（mó）粒（lì）與粘結劑的結合強度（dù）下降（jiàng），因而有的（de）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（ruì）。

第二階段是破碎切（qiē）削階段，隨著珩磨的進（jìn）行，孔表（biǎo）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，切削效率降低。同時切下的切屑小（xiǎo）而（ér）細，這些切屑對粘結劑的磨（mó）耗也很小。

因此，油石磨粒脫（tuō）落（luò）很少，此（cǐ）時磨削不是靠新（xīn）磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大，磨粒易（yì）破裂、崩碎（suì）而（ér）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（kǒng）表麵的接觸麵積越來（lái）越（yuè）大，極細的切（qiē）屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造成油石堵塞（sāi），變得很光滑。因（yīn）此油石（shí）切削能力極低，相當於拋光。若（ruò）繼續珩磨，油石堵（dǔ）塞（sāi）嚴重而（ér）產生粘結（jié）性堵塞時（shí），油（yóu）石完全失去切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度（dù）均會（huì）受到影響。此時（shí）應（yīng）盡快結束珩（héng）磨。

定量（liàng）進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機（jī）構以恒定的速度擴張進給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩磨（mó）過程隻存在脫落切削和破（pò）碎切（qiē）削，不可能產（chǎn）生堵塞切削現（xiàn）象。

因為（wéi）當（dāng）油石產生堵塞（sāi）切削力下降時，進給（gěi）量大於實際磨削量，此時（shí）珩磨壓力（lì）增高，從而使磨粒脫落、破（pò）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（cāo）度，最後可用不進給珩磨一定時間。

定壓（yā）－－定量進（jìn）給（gěi）珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵塞切削階段時，轉換為定量（liàng）進給珩磨，以提高效率。最後可用不進給珩磨，提（tí）高孔的精度和表麵粗糙度。