磨（mó）削之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區別

1、磨粒流（liú）工（gōng）藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技（jì）術，起源於（yú）20世紀60年代，是（shì）一種區別於傳統（tǒng）機械加工的光整加工（gōng）方法。利用具有一定（dìng）黏性的流動磨料介質，在一定（dìng）壓力作用下，通過引導流過工（gōng）件的（de）待加工表麵，磨料（liào）對材料形成（chéng）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（yào）的是可（kě）以降低待加工表麵的粗糙度（dù）值，實現光整（zhěng）加工目的。得益於塑性極強的磨料，這（zhè）種加工技術（shù）幾乎可以對任（rèn）意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難以加（jiā）工的複（fù）雜內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在航空、航天、汽車和模具等行業得到了廣（guǎng）泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具（jù）　4—缸（gāng）體

1.1工（gōng）藝係統

磨粒流（liú），簡單來說，就（jiù）是一種通過半流體介質進行拋光（guāng）去毛刺的工（gōng）藝（yì），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（xīn）要（yào）素，即軟磨料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟（ruǎn）磨料是由非（fēi）常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，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（nián）貼工件，是影響拋光去毛刺（cì）質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛（gāng）石（shí）等（děng），根據各自的硬度，對應不同（tóng）材質的工件。例如鋁製品、銅製品工件，選用碳化（huà）矽磨料（liào）即可。而硬度較高的鎢鋼、合金鋼，選用白剛玉或（huò）金剛石更為合適。

工裝夾具

選用夾具的原（yuán）因是，為了提高工件拋光去毛刺的效率。一來（lái），一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校（xiào）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（rú）何保（bǎo）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，既可以讓操作人員更（gèng）快上手，減少培訓（xùn）磨合時間，又可以減（jiǎn）少設（shè）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）勻性和重複性好

(三)可實現自動化生（shēng）產

(四)生產效（xiào）率高

(五)可控（kòng）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磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨（mó）料作用，從工件表麵切去一層極薄的切屑，使工件具有（yǒu）精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的（de）表麵粗糙度（dù），這種對工件表麵進行最終精密加工的方法，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（yǔ）研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工（gōng）件的切削（xuē）。濕研應用較（jiào）多。

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（liàng）的潤滑劑。幹研多用於精研。

半幹研所用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

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。可獲得很（hěn）高的精度（dù）和很低的Ra值。但（dàn）一般（bān）不能提高加工麵與其他表麵之間的（de）位置（zhì）精度。

可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合（hé）金、硬（yìng）質（zhì）合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小（xiǎo）批生產中（zhōng）加工各種（zhǒng）高精（jīng）度型麵，並可用於大批大量生產中。

1.3研（yán）磨機理

研磨的（de）實質是用（yòng）遊離的磨粒通過研具對工件表麵進行包括物理（lǐ）和化學綜合作用（yòng）的微量切前，其速度很（hěn）低，壓力很小，經過研磨的工件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，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（jīng）度（dù）和一些位置精（jīng）度也可進一步提（tí）高（gāo）。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們（men）對研磨過（guò）程的機理有多種觀點（diǎn）。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨（mó）削一樣，是一種純（chún）切削過程。最終精度的（de）獲得（dé）是由很多微小的硬磨粒對（duì）工（gōng）件表麵不斷切削，靠磨粒的（de）尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別（bié）隻是磨粒顆粒（lì）較細，切削運動不盡相同而已。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（mó）料粒度一序比一序細，而（ér）獲得的精（jīng）度則一序比（bǐ）一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大（dà）顆（kē）粒磨粒卻能加工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研（yán）具表麵接觸（chù）運動中，粗糙高（gāo）凸的部位在摩擦、擠壓作用（yòng）下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵（miàn）粗糖（táng）度。住然而在研磨極（jí）軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑性（xìng）變形是有可能的;而用軟基（jī）體拋光硬材料（liào）(如光學玻璃)時，則很（hěn）難解釋為（wéi）塑性變形（xíng）。實（shí）際上，工件在研磨前（qián）後（hòu）有質量變化，這說明不是簡單的壓平（píng）過程。

化學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化（huà）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物薄膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質（zhì）磨料除掉。研磨（mó）過程就（jiù）是工件（jiàn）表麵（miàn）高凸部（bù）位形（xíng）成的化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（miàn）粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的（de）表層約有微米（mǐ）程度（dù）的破（pò）壞層。這說明研磨（mó）不僅是磨料去除化（huà）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研磨（mó）過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研（yán）磨過程不可能（néng）由一（yī）種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件（jiàn）表麵（miàn）的切削、活性物質的（de）化學作用及工件表麵擠壓變（biàn）形等綜合作用的（de）結果（guǒ）。某一作用的主次程度取決於加（jiā）工（gōng）性質及加工過（guò）程的進展階段。

2、拋光

拋光是指利用機械、化（huà）學或電化學的作用，降低（dī）工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加（jiā）工方法。主（zhǔ）要是（shì）利用拋（pāo）光工具（jù）和磨料顆粒等對工件表（biǎo）麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋光的分類

機械拋光

機械拋光是靠（kào）切（qiē）削或使材料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（shǒu）工（gōng）操作為主，表麵質（zhì）量要求高（gāo）的可采用超精（jīng）研拋的方法。超精研拋（pāo）是采用特（tè）製的磨具，在含有磨料（liào）的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速（sù）旋轉運動（dòng）。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方法（fǎ）中表麵粗糙度最（zuì）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（biǎo）麵微觀凸出（chū）的部分較凹部分（fèn）優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光形狀複雜的工件，可以同時拋光很多工件，效（xiào）率高。化學拋光得到的表麵粗（cū）糙度一般為（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化（huà）學拋光相（xiàng）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（tā）可（kě）消除陰極反應的影響，效果（guǒ）較好。

超聲波（bō）拋光

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

流體拋光

流體拋光是依靠流動的（de）液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光的目（mù）的。流體動（dòng）力研磨是由液壓驅動（dòng），介質主要采用在較低（dī）壓力下流過性好的特殊（shū）化合物(聚合物狀物質（zhì）)並摻入磨（mó）料製成，磨（mó）料可采用碳化矽粉（fěn）末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用（yòng）磁性磨料在磁場作（zuò）用（yòng）下形成磨料刷，對工件磨削加工（gōng）。這種方（fāng）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

為了提高表麵（miàn）粗糙度Ra為（wéi）1.6 μm以上工件的（de）拋光速度，采用（yòng）超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振（zhèn）動和電脈衝的腐蝕同時作用於工件表麵，迅速降低其（qí）表麵粗糙度。

2.2拋光的（de）工藝過程

粗拋

精銑、電火花（huā）加工、磨削（xuē）等（děng）工藝（yì）後的表（biǎo）麵可以選（xuǎn）擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋（xuán）轉表麵拋光機進（jìn）行拋光。然後是（shì）手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。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（zhǐ）和煤（méi）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）隻用適於淬硬的模（mó）具鋼(52 HRC以上)，而不適用（yòng）於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損（sǔn）傷，無法達到預期拋光效（xiào）果。

精（jīng）拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋（pāo）光布輪混合鑽石研磨（mó）粉或研磨（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（zuàn）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（zài）對零件加工的（de）過程中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進行精（jīng）整加工的一種加工方式（shì）。

珩磨工藝是一種（zhǒng）以被加工麵（miàn）為導向，在一定進給壓（yā）力（lì）下，通過工具和（hé）零件的相對運動（dòng）去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精孔加工（gōng）工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用（yòng）安裝於珩磨（mó）頭圓周上的一條（tiáo）或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向（xiàng）工件孔壁，以便（biàn）產生一定的接觸麵。同時珩（héng）磨頭旋轉和往複運動。零件不動；或者珩磨頭隻（zhī）做旋（xuán）轉運動，工件往複運動，從而實現（xiàn）珩磨。

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

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（mó）的（de）保持。

加工範圍廣：主要加工各（gè）種圓柱形孔：通孔、軸向和徑向有間斷（duàn）的孔

切削餘量少。

糾（jiū）孔能（néng）力強：采用珩磨加工工（gōng）藝可以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直（zhí）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（yā）進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階（jiē）段。

第一個階段是脫（tuō）落切削階（jiē）段，這種定壓珩磨，開始時由於孔壁（bì）粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石（shí）表麵因（yīn）接觸壓力大，加（jiā）上（shàng）切屑對油石（shí）粘結劑的（de）磨耗，使磨粒（lì）與粘結劑的（de）結合強度下降，因而有的磨粒在（zài）切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒，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（chù）麵積越來越大，單位麵積（jī）的接觸（chù）壓力下降，切削效率降（jiàng）低。同時（shí）切下的切屑小而細，這（zhè）些切屑對（duì）粘結劑的磨耗也很小。

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

第三階段為堵塞切削階段，繼續珩（héng）磨時（shí）油石和孔表麵（miàn）的接（jiē）觸麵積越來越（yuè）大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除，造（zào）成油（yóu）石堵（dǔ）塞（sāi），變得很光滑。因此（cǐ）油（yóu）石切削能力極低，相當於拋（pāo）光。若繼續珩磨，油石堵塞（sāi）嚴重而產生粘結性堵塞（sāi）時，油石完全失去切削能（néng）力並嚴重（chóng）發熱，孔（kǒng）的精度（dù）和（hé）表（biǎo）麵粗糙度均會受到影響。此時應盡快結（jié）束珩磨。

定量（liàng）進給珩（héng）磨

定量進給珩磨時（shí），進給機構以恒定的速度擴張進給，使磨粒強製性地切（qiē）入工件。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，不可能（néng）產生堵塞切削（xuē）現（xiàn）象。

因為當油（yóu）石產生堵塞（sāi）切（qiē）削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩（héng）磨壓力增高，從而使磨粒脫落（luò）、破碎，切（qiē）削作用增（zēng）強。

用（yòng）此種（zhǒng）方法珩（héng）磨時，為了提高孔精度和表（biǎo）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

開始時以定壓進給珩磨，當油石進入堵（dǔ）塞切削階段時，轉換（huàn）為定量進給珩磨，以提（tí）高（gāo）效率。最後可用（yòng）不進（jìn）給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。