玻璃材料(如蓝宝石玻璃、石英玻璃和微晶玻璃等)因其具有良好的机械、光学、热学性能以及稳定的化学性能而得到了越来越多的关注。随着玻璃材料晶体制作工艺的不断成熟以及制备成本的不断降低,玻璃材料的应用领域也大大拓宽。目前,玻璃类材料的去除主要使用磨削加工,然而由于其高硬脆性等特点,极易发生碎裂、崩边、亚表面损伤等状况,因此加工效率和理想的表面质量都很难实现。基于以上问题,本课题对蓝宝石玻璃、石英玻璃和微晶玻璃超声辅助高效磨削工艺和方法进行研究,构建了塑-脆转化切削力模型,探索了塑-脆转化的机理,并对玻璃材料的磨削表面粗糙度和表面形貌进行实验研究。具体工作如下:(1)开展了玻璃材料的超声辅助磨削的切削力建模研究,提出一种既可以考虑塑-脆转化机理,又可以考虑不同磨粒形状(三角磨粒和矩形磨粒)的切削力模型,分别在塑性区和脆性区建立平均切削深度与临界切削深度的关系式,代入塑性区和脆性区的切削力表达式,最后把两个区域的切削力表达式代入最终切削力模型中。(2)开展了对蓝宝石玻璃、石英玻璃和微晶玻璃的超声磨削和非超声磨削实验,进行单因素实验进行验证和多因素实验优化,比较三者之间存在的差异。根据实验得出结论为:超声下三种玻璃的切削力随着主轴转速的增大而减小,随着进给速度和切削深度的增大而增大,并且和非超声相比,切削力有大幅度下降;三种玻璃无论是超声还是非超声,经过多因素实验分析都是在高转速、低进给和低切深下时切削力最小。(3)开展了对三种玻璃的表面粗糙度试验和表面形貌实验,在微观角度下对比之前存在的差异,并得出结论:转速的提高对表面粗糙度和表明形貌都有改善的作用,切削深度的增大,使得超声的效果变弱,不利于粗糙度和表面形貌的改善。超声的施加可以使蓝宝石玻璃表面的划痕消失或者变浅,使石英玻璃表面大面积破碎和表面焦糊现象改善,使微晶玻璃表面小面积破碎逐渐变少。(4)开展了在不同粒度下三种玻璃的超声和非超声磨削实验,研究在粒度直径的改变下,三者的切削力、表面粗糙度和表面形貌之间存在的差异,得出以下结论:三种玻璃随着磨粒直径的增大,切削力各有波动,但呈减小趋势;在表面粗糙度值石英玻璃波动最大,蓝宝石玻璃波动最小;表面形貌中,三种玻璃在超声下变化不规律,但是与非超声相比,在一定程度下改善了表面质量。