磨削之研磨拋光、磨（mó）粒流與珩（héng）磨的區（qū）別

1、磨粒（lì）流工藝

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

磨粒流加工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年（nián）代，是一（yī）種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏性的流動磨（mó）料（liào）介質，在一定壓力作用下，通過引導流過工件的待加工表麵（miàn），磨料對材料形成擠壓（yā）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，重要的是（shì）可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現（xiàn）光整加工目的。得益於塑性極強（qiáng）的磨料，這種加工技術幾乎可以對任意形狀的表麵進行光整加工，尤其是針對難（nán）以加工的複雜內腔表（biǎo）麵，能取得較好的光整加工效果，近年來這種（zhǒng）技術在航空、航天、汽車和模具（jù）等行業得到了廣泛應用。

1—活塞　2—工件　3—夾（jiá）具　4—缸體

1.1工藝係統

磨粒流，簡單來說（shuō），就是一種通過半流體介質進行拋光（guāng）去毛刺的工藝，主要麵（miàn）向內孔、以及不（bú）規則形狀的（de）中小型工件。磨粒流拋光（guāng）工藝包含三個核心要素，即軟磨料、夾具與PLC係統（tǒng）：

軟磨料（liào）

　　軟磨料是由（yóu）非常細小的硬質顆粒，混合相關液體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否（fǒu）會黏貼工件，是（shì）影響拋光去毛（máo）刺質量的關鍵。磨料通常選材有碳化矽、白剛（gāng）玉、金剛石等，根（gēn）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（gèng）為合適。

工裝夾（jiá）具

選（xuǎn）用夾具的原（yuán）因是，為了提高工件拋光（guāng）去毛（máo）刺的效率。一來，一款（kuǎn）夾具上可（kě）以同時（shí）夾持多個工（gōng）件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換工件時，不必每次校準，大（dà）大減少了停（tíng）機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在（zài）提升效率（lǜ）的前提下，如何保持工件均勻受力（lì），而不致於使工件壓傷。

PLC係統

　　PLC係統（tǒng）是整個磨粒流設備的控製中心，PLC係（xì）統設計地簡（jiǎn）潔、規（guī）範，既可以讓操作人員更快上手（shǒu），減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設備使用壽命。

1.2磨粒流（liú）特點

(一)可加工內腔（qiāng）複（fù）雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三（sān）)可實現自動化（huà）生產

(四)生產效（xiào）率高

(五)可控性及可預測性好

(六)加（jiā）工表麵質好（hǎo）

1、研磨（mó）

研（yán）磨是將研磨工具(以下（xià）簡（jiǎn）稱研具)表麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定（dìng）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，使工件具有精確的尺寸、準確（què）的幾何形（xíng）狀和很高的表麵粗糙度，這種對工件表（biǎo）麵進行最終精（jīng）密（mì）加（jiā）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（fū）或連（lián）續加注（zhù）於研具（jù）表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產（chǎn）品與（yǔ）研具（jù）間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨料(W3.5～W0.5)均勻地壓（yā）嵌在研具表（biǎo）層上，研磨時需在研（yán）具表麵塗以少量的潤（rùn）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（yán）磨（mó）的特點（diǎn）及應用範圍

設備（bèi）簡單，精度要求高。

加工質量可（kě）靠（kào）。可獲（huò）得很高的精度和很低的Ra值。但（dàn）一般不能提高加工（gōng）麵與其他表麵之間的位置精（jīng）度。

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

研（yán）磨廣泛用於單件小批生產中加工（gōng）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工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（dù）很低，壓（yā）力很小，經過研（yán）磨的工件可獲（huò）得0.001mm以內（nèi）的（de）尺寸（cùn）誤差，表麵粗糙（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置（zhì）精度也可（kě）進一步提（tí）高。 

盡管研磨已廣泛應用於機械加（jiā）工中，並且獲得了最佳的工藝效果,但人們對研磨（mó）過程的機理（lǐ）有多種觀點。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一（yī）樣，是（shì）一種純切削過程。最（zuì）終精度（dù）的獲得是由很多微小的硬磨粒對工（gōng）件表麵不斷切削（xuē），靠磨粒的尖劈、衝擊、刮削和擠壓作用,形成無（wú）數條切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是磨粒顆粒較細，切削運動不盡相同而已。這種觀點在實際過（guò）程中可以解釋許多現象（xiàng），也能（néng）指導工（gōng）作。例如，研磨過程中使用（yòng）的磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則（zé）一序比一序高。但這種（zhǒng）觀點（diǎn）解釋不了用軟磨料加工硬材料，用大顆粒磨（mó）粒卻能加工出低粗（cū）糙度表麵的實例，顯然這種觀點不全麵。

塑性變形說

這（zhè）種觀（guān）點認為在研（yán）磨時，表（biǎo）麵發（fā）生了級性變形。即在工件與（yǔ）研具（jù）表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在（zài）摩擦、擠壓作用（yòng）下（xià）被“壓（yā）平”，填充了低四處（chù），而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨（mó）極軟材料（liào）(如鉛、錫等)時，產生塑性（xìng）變形是有可（kě）能的;而用軟基體拋光硬材料(如光學玻璃)時，則很難解（jiě）釋（shì）為塑性變形。實際上，工件在研磨前後有質量變化，這說（shuō）明不是簡單的壓平過程。

化（huà）學作用（yòng）說

這種觀點認為:被研磨（mó）表麵出現了化學變化過程。工件表（biǎo）麵活性物（wù）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（huà）學保護作（zuò）用，但能被軟質磨料除（chú）掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形（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粗糙度。然而（ér），顯微分析表明，經研磨（mó）的表層約有微米程度的破壞層（céng）。這說明研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過（guò）程，並且（qiě）對表麵層有切削（xuē）作用，而化學作用則加（jiā）速了研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述（shù），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（huà）學（xué）作用及（jí）工件表麵（miàn）擠壓變形等綜合作用的結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階（jiē）段。

2、拋光

拋光是指利（lì）用機械、化學（xué）或電化（huà）學的作用，降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整表麵的加（jiā）工方法。主要是利用拋光工具（jù）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（xiè）拋光

機械拋光是靠切削或使（shǐ）材料表麵發生塑性變（biàn）形（xíng）而去掉工（gōng）件表麵凸出部得到平滑麵的拋光方（fāng）法，一般使用（yòng）油石條、羊（yáng）毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵（miàn）質（zhì）量（liàng）要求高的可采用超精研拋的方法（fǎ）。超精研拋是采用特製的磨具，在含有磨料的（de）研拋液中，緊壓在工件被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各（gè）種拋光方法中表麵（miàn）粗糙度最好的。光學鏡片模具常（cháng）采用這（zhè）種方法。

化學拋光（guāng）

化（huà）學拋光是材料在化學介質中讓表麵微觀（guān）凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑麵。該方法可以拋光（guāng）形狀複雜的工件，可以（yǐ）同時拋光很多工件（jiàn），效率高。化學拋（pāo）光（guāng）得到的表麵粗糙度一般（bān）為Ra10 μm。

電解拋光（guāng）

電解（jiě）拋（pāo）光（guāng）基本原（yuán）理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解材料表（biǎo）麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相（xiàng）比，它（tā）可消除陰極反應的影響，效果較好。

超聲波拋光

超聲拋光是利用工（gōng）具斷（duàn）麵作超聲波振（zhèn）動，通（tōng）過磨料懸浮液拋光脆（cuì）硬材料的一種加工方法。將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中，依靠（kào）超聲（shēng）波（bō）的振蕩作用，使磨料在工（gōng）件表麵磨削拋光。

流體拋光

流體拋光是依靠（kào）流動的液體及其攜（xié）帶的磨粒衝刷工件（jiàn）表麵達到拋（pāo）光的（de）目的。流體動力（lì）研磨是由液壓驅（qū）動，介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（zhuàng）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（lì）用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加（jiā）工。這種方（fāng）法加工效率高，質量好，加（jiā）工條件容易控（kòng）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（yǔ）專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電源進行複合拋光，由超聲振動和電脈衝的腐蝕同時作用（yòng）於工件表麵，迅速降低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工藝過程（chéng）

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的旋轉表麵拋光機進行拋光（guāng）。然後是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑（jì）或冷（lěng）卻劑。使用順序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋（pāo）

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的（de）號數依次為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙隻用適於淬（cuì）硬的模具鋼(52 HRC以上（shàng）)，而不適（shì）用（yòng）於預硬鋼，因為這樣可能（néng）會導致預（yù）硬（yìng）鋼件（jiàn）表麵損傷，無（wú）法（fǎ）達到預（yù）期拋（pāo）光效果。

精（jīng）拋

精（jīng）拋主（zhǔ）要使（shǐ）用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行（háng）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（de）鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去（qù）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（gōng）的過程中，會使（shǐ）用（yòng）到多種（zhǒng）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（jiàn）的相對運動去除加工餘量，其切（qiē）削軌跡（jì）為交叉網紋的精孔加工工（gōng）藝。

3.1珩磨原理

珩磨（mó）是利用安裝於（yú）珩磨頭圓周上（shàng）的一條或多條油石，由漲開機（jī）構將油石（shí）沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產生一定的接觸麵（miàn）。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（yùn）動，從而實現珩磨。

珩磨的（de）切削有三（sān）種模（mó）式：定（dìng）壓進給（gěi）珩磨、定量進（jìn）給（gěi）珩磨、定（dìng）壓-定量進（jìn）給（gěi）珩磨。

3.2珩磨（mó）加工的特點（diǎn）：

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

表麵質量好（hǎo）：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲（chǔ）及油膜的保持。

加工範（fàn）圍廣：主要加工各種圓柱（zhù）形孔：通孔、軸向和徑向有間（jiān）斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力強：采（cǎi）用珩磨（mó）加工工藝可以通過去除最少加工餘量而極大地（dì）改善孔和外圓的（de）尺寸精度、圓度、直線度（dù）、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程

定壓進給（gěi）珩（héng）磨

定壓進給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段。

第（dì）一個階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開始時由於孔（kǒng）壁粗糙，油石（shí）與孔壁接觸麵（miàn）積很小（xiǎo），接觸壓力大，孔壁（bì）的凸出部（bù）分很（hěn）快（kuài）被磨去。而油石表麵因接觸（chù）壓（yā）力大（dà），加上切屑對油石粘結劑的（de）磨耗，使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的磨粒在切削壓力的作用下（xià）自行脫落，油（yóu）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，隨著（zhe）珩磨的進行（háng），孔表麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降（jiàng），切削效率降低。同時切下的切（qiē）屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小（xiǎo）。

因此，油石磨粒脫落（luò）很少，此時磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒（lì）尖端切削。因（yīn）而（ér）磨粒（lì）尖（jiān）端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段，繼續（xù）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（bì）之間（jiān）不易排除，造成油石（shí）堵（dǔ）塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低，相當（dāng）於拋光。若繼續珩磨（mó），油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時，油石完全失（shī）去切削能力並嚴重發（fā）熱，孔的精（jīng）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

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

因為當（dāng）油（yóu）石（shí）產生堵塞切削力下降時，進給量大於實際磨削量，此時珩磨壓力增高，從（cóng）而（ér）使磨（mó）粒脫落、破碎，切削作用增強。

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

定壓－－定量進給珩磨

開始時（shí）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（xiào）率。最後可（kě）用不進給珩磨，提高孔的（de）精度和表（biǎo）麵粗糙度。