1 引言
　　磨料水射流是自19世紀80年代迅速發展起來的一種新技術，和傳統加工技術相比，它具有加工時無工具磨損、無熱影響，反作用力小、加工柔性高等優點，目前已被廣泛應用到多種加工行業，用于加工陶瓷、石英、復合材料等多種材料。
　　磨料水射流拋光技術是在磨料水射流加工技術的基礎上發展起來的集流體力學、表面技術于一體的一種新型精密加工技術。目前，國內外對于它的研究還比較少，只有少數學者進行了探索性實驗研究，尚未形成系統的研究成果。
　　Hashish對于磨料液體射流拋光金剛石薄膜的可行性進行了探索性實驗，通過實驗發現，利用600目的SiC磨料可以將金剛石薄膜從3μm拋光到1.3μm。Fahnle，Oliver W等人利用液體磨料射流拋光平板玻璃時，玻璃表面粗糙度從初始的475nm降低到5nm。Booij、 Silvia M.等人在磨料液體射流拋光玻璃過程中，通過調整主要工藝參數（如加工時間、磨料濃度、磨料尺寸和靶距等），發現材料去除速度有可能控制在1nm/min范圍內。Booij、 Silvia M.和Fanle、Oliver W.等人通過實驗發現，在磨料液體射流拋光過程中，通過調整噴嘴的運動軌跡，可以得到面形精度為N10的平面。Messelink、 Wilhelmus A. C. M.利用實驗驗證了磨料液體射流可以對球面進行預拋光和拋光加工，其研究結果表明：在拋光過程中，材料去除速度取決于磨料的鋒利程度及其動能的大小。楊乾華和劉繼光等人通過實驗研究，認為磨液射流對鐵合金異型曲表面的磨削拋光是可行的，并得出了較為合理的拋光方案。
　　2 磨料水射流拋光機理
　　磨料水射流以一定角度沖擊拋光工件時，磨料對工件的沖擊力可分解為水平分力和垂直分力。水平分力對工件上的凸峰產生削凸整平作用，垂直分力對工作表面產生擠壓，使工件表面產生冷硬作用。
　　拋光初期，工件表面的凹谷處會滯留一部分磨料水射流混合液，形成一層薄膜。露置在薄膜外的凸峰，會先受到磨料的沖擊作用而被去除掉，使工作表面得到明顯的平整。通常表面粗糙度為微米級，這一過程通常被稱為一級拋光（即粗拋光）。在此過程中，材料的去除量較大，需選用顆粒較大的磨料，其材料去除機理目前被認為與普通磨料水射流加工機理相似。在磨料水射流拋光過程中，磨料去除工件表面材料的機制主要有兩種，一種是塑性變形機制引起的，磨料對工件表面的沖擊使材料向兩側隆起，這種過程并不會直接引起材料的切削過程，但在隨后磨粒的作用下材料產生脫落而形成二次切屑。同時，磨粒也對工件表面如刨削一樣有切削過程，這個過程可直接去除材料，形成一次切屑。另一種是利用混有磨料粒子的拋光液對工件的碰撞沖擊、剪切刻劃作用來去除材料。
　　粗拋光后，工件表面上只留下較小的凸峰，這時水平沖擊分力減小了，垂直沖擊分力增大，使得磨料對工作表面的擠壓作用增強了，這一過程通常被稱為二級拋光，即精拋光。在這一過程中，材料去除量很小，需選用細顆粒磨料。這一階段材料的去除機理至今還處于研究階段。有學者認為，當材料去除尺度為納米級別時，由于去除深度小于其臨界切削深度，這時塑性流動便成為材料去除的主要方式，納米尺度的磨料對工件的作用主要是擠壓磨削作用。
　　3 工藝參數對拋光效果的影響
　　利用磨料水射流進行拋光加工時，加工質量受到諸多因素的影響，例如：射流壓力，射流噴嘴直徑，靶距，傾角，砂噴管的直徑、形狀和長度，作用時間，磨粒的流量、大小、形狀和硬度以及被加工材料的性質等。
　　（1）噴射壓力太大時，材料去除量較大，拋光效果不理想；噴射壓力太小，材料難以去除，達不到拋光效果。所以噴射壓力應根據材料的性質和硬度來優化選取。
　　（2）磨料粒度對拋光效果影響較大，磨料粒度越小，拋光質量越好，但拋光效率亦越低。
　　（3）磨料硬度對拋光效果有明顯影響。在普通的磨料水射流加工中，通常認為磨料的硬度要比工件硬度高，才能對工件進行加工。但在磨料水射流精拋光加工時，由于其不同的加工機理和對加工表面質量的高要求，磨料自身的變形量越大，即磨料硬度越小，拋光效果越好。
　　（4）加工時間對拋光效果影響不明顯，對材料去除量影響較大，加工時間越長，材料去除越多。
　　（5）靶距對拋光效果的影響存在最優取值范圍。靶距選擇過小，如選在射流的初始段內進行拋光時，材料去除率高，但對工件的拋光作用較弱。靶距選擇過大，如選在射流的消散段內進行拋光加工時，材料基本沒有去除，同樣拋光效果不好。通常認為拋光時，靶距的選擇應使射流在基本段拋光工件。
　　（6）噴射傾角對于拋光效果具有最佳值關系。在磨料水射流拋光工件時，隨著噴射傾角的減小，拋光效果越來越好，當減小到一定值時，拋光表面質量達到最優，噴射傾角進一步減小時，表面質量變化不大，但材料去除量會隨著噴射傾角的減小越來越小。如果噴射傾角過小（如射流沿與工件表面平行的方向拋光工件），這時材料去除量過小或基本沒有去除，拋光效果反而不理想。
　　（7）砂噴管的直徑、形狀和長度影響磨料在射流束中的分布情況。拋光時，理想的磨料分布是磨料在射流束中均勻分布。
　　（8）在相同的拋光條件下，材料硬度越高，表面粗糙度越低，材料去除量越小。
　　4 目前磨料水射流拋光技術存在的主要問題。
　　理想的磨料水射流拋光加工結果是材料去除量小，表面質量高。若想得到理想的拋光結果，需選用壓力低、磨料尺寸小的磨料水射流，即微磨料水射流。但目前微磨料水射流的理論還不成熟，有以下主要問題有待解決：
　　（1）微細磨料水射流的形成。普通的磨料水射流形成是利用文杜里效應引射，使磨料進入水射流的，但Miller發現，當射流直徑小于300μm時，這種使磨料進入水射流的方式已不能應用。現在對于微磨料水射流混合機理的研究還少見報道。
　　（2）磨料團聚。當磨料顆粒為納米級時，磨料的表面能很大，在磨料水射流形成過程中，磨料顆粒有團聚趨勢。在磨料水射流精拋光加工時，需要用到納米級的磨料，而對于磨料水射流中納米級磨料的分散問題目前還沒有解決。
　　（3）微細磨料加工時發生噴嘴堵塞。由于微細磨料水射流噴嘴尺寸較小，在射流開關的過程中，極易堵塞。有的學者利用閥控制磨料進入噴嘴的時間，但同時，閥的快速磨損破壞又成為一個新的問題。
　　（4）因為對磨料水射流拋光技術的研究剛處于起步階段，從實驗到理論都還沒有形成成熟的拋光工藝、理論。磨料水射流精拋光加工時，材料去除機理是微觀去除機理，各種材料的微觀去除機理至今還沒有定論。
　　（5）磨料水射流拋光加工（尤其是精拋光加工時），選用的磨料尺寸很小，而噴嘴尺寸由于經濟和技術的原因，很難做到很小。這時，由于噴嘴尺寸與磨料尺寸比很大而引起的尺寸效應，其中的規律尚不清楚。
　　綜上所述，可以看出對于磨料水射流拋光技術的研究還處于初級階段，今后應從理論、實驗兩方面對磨料水射流拋光技術進行進一步深入研究。
　　5 結語
　　隨著科學技術的進步，開發出越來越多的新型材料，對材料的加工精度要求也越來越高。磨料水射流加工技術作為一種新型的精密加工技術，其具有的獨特優勢，使其可以在各種難加工材料的加工中發揮作用，尤其是微磨料水射流技術的發展，對磨料水射流拋光技術的研究和工藝的成熟將起到推動作用。