为了提高磨料水射流的加工性能,设计了超声辅助微细磨料水射流加工系统,磨料供给采用前混合方式。超声喷嘴装置是该系统的关键,并研究了其加工机理,利用超声振动产生具有空化效应的脉冲水射流,通过脉冲射流的高强度动压力作用和空化作用以提高磨料水射流的加工能力。变幅杆是超声装置的核心部件,通过有限元分析验证变幅杆的性能,确保变幅杆能够有效且准确地工作。冲蚀实验证明:超声振动作用可以提高冲击力及材料去除率。然而,随着振幅的增加,表面质量下降。

利用气压输送原理结合外加磁场辅助作用．设计了用于微细磨料水射流抛光加工用的供料装置，以实现微细磁性磨料供给的稳定性和可控性。磁场辅助微细磨料水射流脉冲式供料装置主要由料仓、气源、调压阀、截止阀、脉冲发射器、电磁控制器、供气管和供料管组成。其中该装置的调压阀与气源连接，控制输送气体的工作压力，工作气体通过管道由下而上进入料仓，将磨料在料仓内呈雾状并通过料仓出口流出，经由管路，流动到节流阀，通过脉冲发射装置控制节流阀动作频率和开合度，以便控制管道内的磨料流量，实现间歇性供料。输送的磨料受到喷嘴附近的磁场作用，磨料的速度和运动方向进一步调整至最佳，从而提高射流与磨料的混合质量。

为了解决磨料水射流加工过程中射流分散以及磨料分布随机的问题,采用在聚焦管处加入辅助磁场的方法。利用COMSOL Multiphysics软件数值模拟磁场辅助磨料水射流喷嘴内外在多物理场作用下流场分布规律,采用湍流、粒子追踪、磁场三模块分析磁性磨料在磁场、重力场、流场等多物理场作用下的运动状况,仿真结果表明:施加辅助磁场后,射流的发散性减弱,准直性增强,在磁场、重力场和流场的耦合作用下,微细磨料被约束在射流轴线附近,实现了磨料的聚集效应。模拟结果表明,辅助磁场有助于提高磨料水射流加工效率和加工表面质量。

产品小型化和加工过程微型化是现代制造加工业的发展趋势，为适应微器件的精加工，在常规磨料水射流切割技术基础上，微细磨料水射流切割技术逐渐改进和发展起来了。微细磨料水射流直径在1～100μm之间，比常规磨料水射流直径（500～1200μm）小一个数量级，其割缝宽度、表面质量已达到激光切割的加工水平。微细磨料水射流特别适合对金属、陶瓷、半导体以及高分子聚合物等难加工的硬脆材料进行微细加工，是一种具有广阔应用前景的全新微型加工技术。为了解该项技术的最新发展情况，该文介绍了微细磨料水射流的特点、射流的生成方式及切割机理，以及影响切割性能的主要参数和部分工业应用实例，最后提出了微细磨料水射流切割技术有待深入研究的问题和今后的发展趋势。