高压磨料水射流切割是材料加工工艺中的一门新技术,因其工艺适应性强、切口质量好、冷加工和环保性好等优点,已经得到广泛应用。本文对高压磨料水射流切割硬脆材料的表面质量进行了试验研究,分析了工艺参数对加工表面质量的影响,并建立了磨料水射流加工硬脆材料的光滑区切割深度和表面粗糙度工艺经验模型。本文的研究结果对于磨料水射流技术领域具有重要的理论意义及应用价值。本文以磨料水射流理论为基础,对磨料水射流切割机理进行了研究。切割过程包括水射流对材料的水楔作用、磨料颗粒的撞击和冲蚀作用以及磨料对加工表面的微细加工作用。试验分析了水射流压力、靶距、切割速度和磨料流量等工艺参数对花岗岩和大理石的光滑区切割深度及表面粗糙度的影响。结果表明,当水射流压力增大时,光滑区切割深度增大,而表面粗糙度先减小后增大;当靶距增加时,表面粗糙度增大,而切割光滑区切割深度减小;当切割速度增加时,表面粗糙度增大,而光滑区切割深度迅速减小;当磨料流量增加时,表面粗糙度减小,而切割表面的光滑区深度先增大后减小。采用正交试验,对花岗岩、大理石和氧化铝陶瓷三种材料的切割工艺参数进行了优化。优化指标是光滑区切割深度和表面粗糙度,选取的工艺参数是水射流压力、靶距、切割速度和磨料流量。结果显示,对于花岗岩、大理石和氧化铝陶瓷三种硬脆材料,切割速度对光滑区切割深度和表面粗糙度的影响非常显著,其次影响因素较大的是射流压力,靶距和磨料流量对优化目标影响较弱。最后,结合正交试验数据对光滑区切割深度和表面粗糙度分别建立了工艺经验模型,经过假设检验,均高度显著。本文还对经验模型进行了六组验证实验,结果表明实验测得的数据与根据模型预测的非常接近,能够满足工程需要。