磨削（xuē）之研磨拋光、磨粒流與珩磨的區（qū）別

1、磨粒流工藝

磨料流加工(AFM)工藝（yì）是（shì）理想的拋光和去毛刺（cì）方法（fǎ），特別是（shì）對於複雜的內部形（xíng）狀和有挑戰的表麵加（jiā）工要求。

磨粒（lì）流加工技術（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）別於傳統機械加工的光整（zhěng）加工方法。利用具有（yǒu）一定黏性的流動磨料介質，在一定壓（yā）力作（zuò）用下，通過引導流過工件的待加（jiā）工（gōng）表（biǎo）麵，磨料對材料形成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（chóng）要的是可以（yǐ）降低待加工表麵的（de）粗糙度（dù）值，實現光整加工目的。得（dé）益於塑性極強的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進（jìn）行光整加工，尤其是針對難以加工的複（fù）雜（zá）內腔表麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種技術在（zài）航（háng）空、航天、汽車和模（mó）具（jù）等行業得到了廣（guǎng）泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流（liú），簡單來說（shuō），就是一種通過半（bàn）流體介質進行（háng）拋光去毛刺的工藝，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（bāo）含三個核心要素，即軟磨料、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，調製而成的半流體狀態的介質（zhì），磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度（dù）、遇熱後是否會黏貼工件，是影響拋（pāo）光去毛（máo）刺質量的關鍵。磨（mó）料通（tōng）常（cháng）選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各（gè）自的硬度，對應不同材質的工件。例如鋁（lǚ）製品、銅製品工件，選用碳化矽磨（mó）料即可（kě）。而（ér）硬度較高的鎢鋼（gāng）、合金鋼，選用白剛玉（yù）或金剛石更為合適（shì）。

工（gōng）裝（zhuāng）夾具（jù）

選用夾具的（de）原因是（shì），為（wéi）了提高工件（jiàn）拋光去毛刺的效（xiào）率。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工（gōng）件，一次性加工。二來（lái），使用工裝夾具後，退（tuì）模（mó）換（huàn）工件時，不（bú）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（tí）升效率的前提下，如何保持工件均勻受力，而（ér）不致（zhì）於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係（xì）統是整個磨粒流設備的控製中心（xīn），PLC係統設計地簡潔、規範，既可以讓（ràng）操（cāo）作人員更快（kuài）上手，減少培（péi）訓磨合時間，又可以減少設備故障（zhàng）率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流特點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重（chóng）複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可（kě）控性及可預測性好

(六)加（jiā）工表麵質（zhì）好（hǎo）

1、研（yán）磨（mó）

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（liào）並添（tiān）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（dòng），通過磨料作用，從工件表麵切去一層極（jí）薄的（de）切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀和很高的表（biǎo）麵粗糙度（dù），這種對工件表麵進行最終（zhōng）精密加工的方法，叫（jiào）做研磨。

1.1研磨的種類

濕研將液狀研磨（mó）劑（jì）塗敷或（huò）連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工（gōng）的產品與研具間不斷地滑（huá）動與滾（gǔn）動，從而實現（xiàn）對工件的切削。濕研應（yīng）用（yòng）較多。

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

半幹研所（suǒ）用研磨劑為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研（yán）磨的特點（diǎn）及應用範圍

設備簡（jiǎn）單，精度要求高。

加（jiā）工質量可靠。可獲得（dé）很高的精度和很低的（de）Ra值。但一般不能提高（gāo）加工麵與其他表麵之間的位置精度。

可加工各種鋼（gāng）、淬硬鋼、鑄鐵、銅（tóng）鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻（bō）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（kě）用於（yú）大批大量生產中。

1.3研磨機（jī）理

研磨的（de）實質是用遊離的（de）磨粒（lì）通過研具對工件表麵（miàn）進（jìn）行包括物理和化學綜合作用的微量切前，其速（sù）度很（hěn）低（dī），壓力（lì）很小，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到R.=0.4~0.1μm,最小可達（dá）Ra=0.012μm,表麵幾何形狀精（jīng）度和一些位置精度也可進一（yī）步提高。 

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,但人們對研磨過程的機理有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程。最（zuì）終精度的獲得是由很多微小的硬磨粒對工件表麵不斷切（qiē）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（de）加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細（xì），切削運動不盡（jìn）相同而已。這種觀點（diǎn）在實際過程中可以（yǐ）解（jiě）釋許多（duō）現象，也能指導工作。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（dù）則一序比一序高。但這種觀點解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大（dà）顆（kē）粒磨粒卻能加（jiā）工出低粗糙度表（biǎo）麵的實例，顯然這種觀點（diǎn）不全麵。

塑性變形說

這種觀點認為在研磨（mó）時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙（cāo）高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低（dī）四處（chù），而後形成極低的表麵粗糖度（dù）。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫（xī）等（děng）)時，產生塑性變形是有可能的;而用軟基體拋光硬（yìng）材料(如光（guāng）學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形（xíng）。實際上，工（gōng）件在研磨前後有質量變化，這說明不是簡單的壓平過程。

化學作用說

這（zhè）種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物質在化學作（zuò）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（yòng），但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工（gōng）件表麵高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形（xíng）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（yuē）有微（wēi）米程度的（de）破壞層。這說明研（yán）磨不僅是磨料去除化（huà）合物（wù）薄膜的不（bú）斷形成過程，並且對表（biǎo）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（yòng）說也不（bú）全麵。

綜上所述，研磨過（guò）程不可能由一種觀點來解釋。事實上（shàng），研磨是（shì）磨粒（lì）對（duì）工件表麵的切削、活性物質的化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合作（zuò）用的結果。某一作（zuò）用的（de）主次程度取決於加工性質及加工過程的進展（zhǎn）階段。

2、拋光

拋光是指利（lì）用機械（xiè）、化學或電化學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加工方法。主要（yào）是利用拋（pāo）光工具和磨料顆粒等對工件表麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋（pāo）光的分類

機械拋光

機械拋光是靠切削（xuē）或使材料表麵發生塑性變形而去掉工件表麵凸出部得（dé）到平滑麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采用超精研拋的方（fāng）法。超精研（yán）拋是采用特（tè）製的磨具（jù），在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表麵（miàn）上，作高速旋轉運動。利用該技術可（kě）達到Ra0.008 μm的表麵（miàn）粗（cū）糙度，是各種拋光方法中表麵粗（cū）糙度（dù）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觀（guān）凸出的部分較凹部分（fèn）優先溶解，從而得到（dào）平滑（huá）麵。該方法（fǎ）可以拋光（guāng）形（xíng）狀複雜的工件，可（kě）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Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本（běn）原理與化學拋光相同，即靠（kào）選擇性（xìng）溶解材料表麵微小凸出部分（fèn），使表麵光滑。與化學拋光相比（bǐ），它可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是（shì）利用工具斷麵作（zuò）超聲波振（zhèn）動（dòng），通過磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬材料的（de）一（yī）種加工方法。將（jiāng）工件放入磨料懸浮液中並一起置於（yú）超聲（shēng）波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使（shǐ）磨料在工件表麵（miàn）磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠流（liú）動的液（yè）體及其攜帶（dài）的磨（mó）粒衝刷工（gōng）件表麵達到拋光的目的。流體動力研磨（mó）是由液壓驅（qū）動，介質主要采用（yòng）在較低壓（yā）力下流過性好的特（tè）殊化合物(聚合物狀物（wù）質)並摻入磨料製成，磨（mó）料（liào）可采用碳（tàn）化矽粉（fěn）末。

磁研磨拋光

磁研（yán）磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨（mó）料刷（shuā），對工（gōng）件（jiàn）磨削加工。這種方法加（jiā）工效率高，質量好，加（jiā）工條件容易控製。。

電火花超聲複合拋光

為了提高表（biǎo）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峰值電流的脈衝電源（yuán）進行複合拋光，由超聲振動（dòng）和電脈衝的腐蝕（shí）同時（shí）作用於工件表麵，迅速降低（dī）其表麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）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（de）旋轉表（biǎo）麵拋光機進行拋光。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使用（yòng）順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要（yào）使用（yòng）砂紙和煤油。砂紙的（de）號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用（yòng）適於淬硬的模具鋼(52 HRC以上)，而不（bú）適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表（biǎo）麵損傷，無法達到預期拋光效果。

精拋

精拋主要使用鑽石研（yán）磨膏。若用拋光布輪混合（hé）鑽石研磨粉或（huò）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）光布輪可用來去除1 200#和1 50 0#號砂紙留下的（de）發（fā）狀磨痕。

4、珩磨

在對（duì）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行精整（zhěng）加工的一種加工方式。

珩磨工藝（yì）是一種以被加工麵為導向，在一定進給壓力下，通過工具和零件的相對運動去除加工餘量，其（qí）切削軌跡為交叉網紋的精孔（kǒng）加工工藝。

3.1珩磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周（zhōu）上的一條或多條油石，由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工（gōng）件孔壁，以便產生一定（dìng）的接觸麵。同時珩磨頭旋轉和（hé）往複運（yùn）動。零件不動；或者珩磨頭隻做旋（xuán）轉運動，工件往複運（yùn）動，從而實現（xiàn）珩磨。

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

3.2珩磨加工的特點：

加工精度高：特別是一些中（zhōng）小型通孔，圓柱度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網（wǎng）紋，有（yǒu）利於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種（zhǒng）圓柱形孔：通孔、軸向和（hé）徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采用珩磨加工工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、直線度（dù）、圓（yuán）柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進（jìn）給珩磨（mó）

定壓（yā）進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三（sān）個階段。

第一個階段是脫落切削階段（duàn），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（lì）大，孔壁的凸出部分很快被磨去（qù）。而油石表麵因（yīn）接觸壓力大，加上（shàng）切（qiē）屑對油石粘結劑的磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的（de）磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石（shí）麵即露出新磨粒，此即油石自銳。

第二階段是破碎切削（xuē）階段，隨著珩（héng）磨的進行，孔（kǒng）表麵越（yuè）來越光，與油石接觸麵積越來（lái）越大，單位麵積的接觸壓（yā）力下降，切削效率降低。同時切下的切屑小而細，這些（xiē）切屑對粘結劑的磨耗也很小。

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

第三階（jiē）段為堵（dǔ）塞切削階段，繼（jì）續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之間不易排除（chú），造成油石堵塞，變得很光滑。因（yīn）此油石切削能力極低，相當於拋（pāo）光。若繼續珩磨，油石堵塞嚴重而（ér）產生粘結性堵塞時，油石完全失去切削能力並嚴重發（fā）熱，孔的精度和（hé）表麵（miàn）粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨（mó）。

定量進給珩磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張（zhāng）進（jìn）給，使磨粒強製性地切入工件。因此珩（héng）磨過（guò）程隻存在脫（tuō）落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削現象。

因（yīn）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（jì）磨削量（liàng），此時（shí）珩磨壓力增（zēng）高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作（zuò）用增強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和表（biǎo）麵粗糙度，最後可用（yòng）不進給珩磨一定時間。

定壓（yā）－－定量進給珩磨

開始時以定壓進（jìn）給珩磨（mó），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（jìn）給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。