概述：磨料水射流抛光技术

    1引言

    磨料水射流是自19世纪80年代迅速发展起来的一种新技术，和传统加工技术相比，它具有加工时无工具磨损、无热影响，反作用力小、加工柔性高等优点，目前已被广泛应用到多种加工行业，用于加工陶瓷、石英、复合材料等多种材料。

    磨料水射流抛光技术是在磨料水射流加工技术的基础上发展起来的集流体力学、表面技术于一体的一种新型精密加工技术。目前，国内外对于它的研究还比较少，只有少数学者进行了探索性实验研究，尚未形成系统的研究成果。

    Hashish对于磨料液体射流抛光金刚石薄膜的可行性进行了探索性实验，通过实验发现，利用600目的SiC磨料可以将金刚石薄膜从3μm抛光到1.3μm。Fahnle，OliverW等人利用液体磨料射流抛光平板玻璃时，玻璃表面粗糙度从初始的475nm降低到5nm。Booij、SilviaM.等人在磨料液体射流抛光玻璃过程中，通过调整主要工艺参数(如加工时间、磨料浓度、磨料尺寸和靶距等)，发现材料去除速度有可能控制在1nm/min范围内。Booij、SilviaM.和Fanle、OliverW.等人通过实验发现，在磨料液体射流抛光过程中，通过调整喷嘴的运动轨迹，可以得到面形精度为N10的平面。Messelink、WilhelmusA.C.M.利用实验验证了磨料液体射流可以对球面进行预抛光和抛光加工，其研究结果表明：在抛光过程中，材料去除速度取决于磨料的锋利程度及其动能的大小。杨乾华和刘继光等人通过实验研究，认为磨液射流对铁合金异型曲表面的磨削抛光是可行的，并得出了较为合理的抛光方案。

    2磨料水射流抛光机理

    磨料水射流以一定角度冲击抛光工件时，磨料对工件的冲击力可分解为水平分力和垂直分力。水平分力对工件上的凸峰产生削凸整平作用，垂直分力对工作表面产生挤压，使工件表面产生冷硬作用。

    抛光初期，工件表面的凹谷处会滞留一部分磨料水射流混合液，形成一层薄膜。露置在薄膜外的凸峰，会先受到磨料的冲击作用而被去除掉，使工作表面得到明显的平整。通常表面粗糙度为微米级，这一过程通常被称为一级抛光(即粗抛光)。在此过程中，材料的去除量较大，需选用颗粒较大的磨料，其材料去除机理目前被认为与普通磨料水射流加工机理相似。在磨料水射流抛光过程中，磨料去除工件表面材料的机制主要有两种，一种是塑性变形机制引起的，磨料对工件表面的冲击使材料向两侧隆起，这种过程并不会直接引起材料的切削过程，但在随后磨粒的作用下材料产生脱落而形成二次切屑。同时，磨粒也对工件表面如刨削一样有切削过程，这个过程可直接去除材料，形成一次切屑。另一种是利用混有磨料粒子的抛光液对工件的碰撞冲击、剪切刻划作用来去除材料。

    粗抛光后，工件表面上只留下较小的凸峰，这时水平冲击分力减小了，垂直冲击分力增大，使得磨料对工作表面的挤压作用增强了，这一过程通常被称为二级抛光，即精抛光。在这一过程中，材料去除量很小，需选用细颗粒磨料。这一阶段材料的去除机理至今还处于研究阶段。有学者认为，当材料去除尺度为纳米级别时，由于去除深度小于其临界切削深度，这时塑性流动便成为材料去除的主要方式，纳米尺度的磨料对工件的作用主要是挤压磨削作用。

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