超声振动辅助磨削(UAG)是一种结合了超声振动加工及普通磨削材料去除机理的复合加工工艺,广泛应用于硬脆材料、高温合金、硬质合金等难加工材料的磨削加工中,在减小磨削力、降低磨粒磨损提高砂轮寿命及提高工件加工表面质量具有显著优势。近年来,很多学者对超声振动辅助磨削工艺进行了研究,并得出了一些结论和规律。然而,超声振动辅助磨削机理较复杂,并且由于超声振动的存在,改变了普通磨削中砂轮与工件的相对运动关系,分析起来变得更加困难,本文主要对磨削力及接触区磨削温度进行研究,对切向振动磨削加工过程进行分析。本文主要的研究工作有:(1)基于ANSYS Workbench的模态分析及谐响应分析对应用于超声振动磨削试验的工作台进行了仿真研究,结合振幅的解析计算结果,验证了振幅计算值的可靠性。最后通过连接智能数控超声波发声器的频率扫描测试试验证明了工作台设计的合理性。(2)考虑了磨粒的随机性分布,结合磨粒切屑厚度的瑞利分布理论,对超声振动磨削过程中磨削区单颗磨粒运动轨迹弧长的理论进行分析,基于材料去除率的的分析结果建立了切向振动磨削加工磨削力的函数模型。最后通过切向振动磨削试验分析并验证了数学模型的可靠性。(3)分析研究了切屑厚度及磨粒随机性分布的统计学规律接触区热流密度分布的作用,提出了新的热源分布模型,采用基于有限元数值计算对新的热源模型的典型磨削工况进行仿真研究,深入地分析了磨削液及热源模型对接触区磨削温度分布的影响规律。最后将仿真结果与实测磨削温度值进行对比,验证了热源模型的可靠性。(4)磨粒出现不同程度的磨损会影响磨粒的切削性能,反映在切削过程中即为滑擦、耕犁作用的时间不同,考虑了滑擦、耕犁作用对流入工件的热流密度分布的影响,建立了矩圆弧热源模型,从磨削温度场的角度系统地分析了磨粒切削性能与热源模型的关系,最后建立了基于热源模型的磨粒切削性能的数值预测。(5)从磨削工件已加工表面创成机制的角度分析了磨削加工工件表面粗糙度及表面残余应力的影响因素,最后通过磨削试验分析了磨削参数对表面粗糙度的影响规律,并分析了切向超声振动磨削提高工件表面质量方面的原因。(6)最后,总结了本文所取得的创新性研究成果及本文在考虑问题方面的不足,并对今后超声振动辅助磨削加工工艺的研究工作进行展望。