随着智能化和物联网对对传统老工业的冲击,科技手段的日益精进促使现代工业技术也不断向着智能化、优质化、创新化和高效化的趋势发展。诸多新型材料的出现带给了现代工业新的可能性,其中,硬脆材料(如光学玻璃、硅晶体、宝石、陶瓷等)被越来越多的应用到航空航天、船舶、光学、生物医学、国防工业和核工业等重要的领域中,并发挥着极为重要的作用。由于硬脆材料属性特殊,容易发生脆性断裂,且加工出来的产品表面粗糙度难以控制,容易影响其实际应用的性能。然而为保证硬脆材料能够适应于更多的装备上,对其微小直径深孔的加工必不可少,所以如何控制脆性材料的断裂,将其表面粗糙度降到最低,对脆性材料的实际应用有非常重要的作用。本文通过对超声振动套削光学玻璃的理论分析,获得了超声振动套削加工的运动轨迹,并以此为基础探究了该加工方式下材料的去除机理。通过研究光学玻璃裂纹形成的理论,进一步验证了加工方式中各个因素(如主轴转速、进给速度、振幅)对脆性材料的影响作用。利用超声振动金刚石压头对光学玻璃进行划痕实验,发现了有超声振动的划痕表面明显优于普通振动的划痕表面。以研究优化套削后孔壁的表面粗糙度为试验目的,搭建了超声振动试验平台。结合已有理论经验及设备参数,选取了合适的试验参数组合,初步得出每种不同的参数组合都会对孔壁的表面粗糙度造成不同影响的试验结论。通过正交试验分析得出,影响孔壁表面粗糙度的主次因素分别为:主轴转速>振幅>进给速度。对正交试验结果进行分析后,获得了主轴转速(Z1)和振幅(Z3)对表面粗糙度(ym)的回归方程。为验证超声振动套削光学玻璃试验的结论,利用Ansys Ls-Dyna软件进行仿真实验。主要针对不同参数组合下,超声振动套削光学玻璃对孔壁产生的等效应力模拟仿真,得到等效应力曲线。通过分析发现,在进行套削直径为3mm的小直径深孔时,选取主轴转速为3000 r/min,振幅为15μm,进给速度为5 mrm/min,对孔壁产生的等效应力值达到最大,即该参数组合为三因素下,超声振动套削光学玻璃试验的最优解。