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玻璃、硅片、陶瓷等硬脆材料是制造电子元件、光学元件的基本材料,对这些高硬度、高脆性、高熔点的材料进行微细加工的需求正在不断增长。微磨料水射流技术(Micro Abrasive Water Jet Machining Technology MAWJ)是在传统磨料水射流加工技术的基础上发展起来的一种全新的微型加工技术,在冲蚀加工过程中不改变材料的力学、物理和化学性能,已经逐渐成为硬脆性材料精密微细加工的重要基础技术。本文设计了一套微磨料水射流加工装置,并利用该装置研究脆性材料的加工工艺,详细分析了喷射压力、喷射时间、喷射靶距、喷射角度以及磨料浓度等因素对去除质量、钻孔深度、钻孔直径的影响,并对比磨料水射流力工工艺,分析微磨料水射流加工与磨料水射流加工技术的异同点。主要结论如下:(1)基于微磨料水射流加工理论自行设计制造了一套微磨料水射流加工装置,该装置可连续工作,可对脆、塑性材料切割、钻孔加工,并且在更换喷嘴后具备抛光功能,其喷嘴直径可在低于0.25mm范围内选择,工作压力可在0~35MPa内连续调节。(2)应用上述装置,在喷射压力1MPa时可对2.5mm石英玻璃进行通孔加工,在5MPa压力下可对0.6mm不锈钢进行切槽(切穿)加工,且加工的孔型、切口质量较好。(3)提出了—种通过叠加覆盖件的加工方法,可实现更小孔径、更小切宽的钻孔和切槽加工。(4)微磨料水射流对石英玻璃钻孔工艺实验表明,喷射压力、喷射时间、磨料浓度的增大均会加大微磨料水射流加工去除质量,靶距反之。各工艺参数中对去除质量影响显著的因素是喷射时间,对钻孔深度影响显著的因素是喷射时间和喷射靶距,对钻孔直径影响显著的因素是喷射时间和喷射压力。喷射时间的变化对对钻孔深度、钻孔直径以及钻孔形状影响最大。对石英玻璃加工时,喷射压力和磨料浓度较低、喷射角度为90°、喷射靶距较小时加工的孔更细长。加工过程中,减小靶距和延长喷射时间是提高微磨料水射流加工去除质量的有效方法。(5)磨料水射流对钢板切槽加工工艺实验表明,对顶部切口宽度和切口锥度影响显著的因素是喷射靶距,对切口光滑段高度影响较为显著的因素是走刀速度。通过减小靶距来减小工件顶部切口宽度是最佳方式,而适当降低走刀速度可提高切口光滑段高度和降低切口锥度。(6)对比微磨料水射流与磨料水射流两种加工工艺,喷射时间、磨料浓度对二者加工能力和加工精细度的影响一致,而喷射压力和喷射靶距对二者影响不同。微磨料水射流的喷嘴结构须做进一步改进方可满足微磨料加工的性能和寿命要求,微磨料水射流加工精细度高、加工效率低。