轴承作为一种大量应用的基础部件,在机械装备中起着重要作用。轴承滚道以及滚子的加工质量对轴承的性能、寿命、可靠性等指标产生很大影响。电化学机械加工因具有加工效率高、表面质量好等优点,成为一种备受关注的光整加工技术。本文针对现有电化学机械加工中存在的问题,提出研究非均匀机械作用电化学机械加工的新方法,目的是为同时完成零件的成形及光整加工提供新途径。该方法的基本思想是,在电化学机械加工过程中,采用非均匀机械作用方式,使阳极表面钝化膜产生非均匀去除,进而调控电化学作用效果,在完成工件表面光整加工的同时实现工件表面成形,为实现轴承滚道、轴承滚子等零件的高效、高质量加工提供技术支撑。鉴于电化学加工产生的钝化膜是影响电化学机械加工成形精度的主要问题,论文重点对材料的钝化特性、钝化膜阻抗、容抗特性、电化学参数对钝化膜的形貌特性、非均匀机械作用对钝化膜去除影响以及非均匀机械作用电化学机械加工机理等关键问题进行了研究。主要研究工作如下：借助PARSTAT2273电化学综合测试系统,对GCr15的电化学特性进行了研究,极化曲线测试结果显示,GCr15在NaCl溶液中存在活化溶解阶段和钝化阶段,且稳定后活化溶解和钝化达到平衡,试件表面出现不稳定的黑色钝化膜,而在NaNO3和NaC103溶液中的极化曲线特征相似,都存在稳定的活化、过渡、钝化及过钝化阶段,且钝化阶段试件表面未出现肉眼能观测到的钝化膜,在NaNO3溶液中过钝化阶段可形成黑色钝化膜,NaNO3溶液是适合用于电化学机械加工的电解液。材料在不同钝化电位下的电化学阻抗谱及容抗试验分析表明,在钝化阶段,试件表面可出现稳定的具有半导体性质的钝化膜,钝化膜存在双层结构,即由内层的低价金属氧化物或氢氧化物以及外层的高价金属氧化物组成。在分析电化学加工反应过程的基础上,借助扫描电子显微镜等仪器研究了电流密度、加工时间、极间间隙和电解液流量等加工条件对钝化膜形貌、元素组成以及厚度等特性的影响规律。结果表明,电流密度是影响钝化膜微观结构的主要因素,电流密度适当时,钝化膜结构均匀、致密,电流密度过高,钝化膜结构疏松、呈块状、絮状。而加工时间和极间间隙对钝化膜结构影响不明显。电流密度越高,加工时间越长,钝化膜越厚。钝化膜内C元素含量是钝化膜呈现黑色的主因,电流密度越高,加工时间越长,电解液流量越低,C元素含量越高。钝化膜主要由金属氧化物组成。研究了GCr15在NaNO3溶液中电化学加工时的电流效率、去除量变化规律。结果显示：材料在溶液中的电流效率随着电流密度的增加而逐步升高,但其过程呈分段函数关系；不同电流密度、加工时间、极间间隙及电解液流量下的去除量试验表明,电流密度是影响电化学去除的主要因素,加工时间和去除量呈线性关系,电解液流量越高,去除量越低,极间间隙对去除量影响不大。研究了非均匀机械作用下钝化膜的去除特性与去除规律。首先对磨粒磨削钝化膜过程进行建模分析,然后通过试验研究了磨削参数与钝化膜去除的稳定性与敏感性关系,最后借助灰色关联理论分析了磨削参数与去除量的关联特性。结果表明：钝化膜去除量随着磨粒尺寸、磨削速度、磨削压力以及磨削时间的增加而增加；由于钝化膜硬度低,其去除量对磨削速度、磨削时间的敏感性高,对压力的敏感性一般,对磨粒粒度的稳定性高；去除量与磨削压力、磨粒粒度的关联强度高,与磨削时间的关联强度低。开展了非均匀机械作用电化学机械加工优化试验研究,以表面粗糙度和去除量作为评价加工效果的主要指标,兼顾表面质量和表面成形需求,采用最小二乘支持向量机对试验结果进行了训练和预测。结果显示,表面质量预测误差eM为5.20%,eR为5.77%;去除量预测误差eM为8.42%,eR为9.88%,预测准确度较高。对电流密度、磨削压力、时间、转速及粒度等加工参数进行了预测,误差低于15%。在优选的加工条件下,3min内可获得需要凸度形状的光亮表面,表面粗糙度值由Ra0.087μm降低至Ra0.023μm,圆度误差由RoNt0.93μm降低至RoNt0.39μm,表面质量大幅提升。