磨料水射流抛光的基本原理如图所示。当压缩空气通过喷枪上喷嘴小孔高速喷出时,在喷嘴处产生负压,使液槽里搅拌好的含有细小磨料粒子的抛光液通过进液管吸入喷枪,从而形成高速射流,喷射到工件表面,借助于磨料粒子与工件表面高速碰撞,使工件上局部应力场应力高速集中,并快速变化,因而产生冲蚀、剪切,达到材料去除的目的。在抛光过程中,高速磨料粒子如同一把柔性的车刀,对工件表面进行切削加工。通过控制喷射的压力、角度及时间等参数来定量修正被加工件表面的面形,以达到去除材料、抛光的加工目的。抛光液喷出后,可通过回收装置返回盛有抛光液的容器,循环使用。

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。