蓝宝石由于具有优越的机械、物理、光学性能,而在航空航天及民用领域得到应用。而在这些应用中,都需要对蓝宝石进行高效精密加工,但由于蓝宝石的高硬脆性,使其在磨削加工中很难实现,大量的研究表明:在磨削过程中施加超声振动不仅可以提高加工效率,也可以提高工件表面质量,因此本课题提出对蓝宝石材料进行超声辅助磨削研究,以揭示蓝宝石超声辅助磨削机理。本文对蓝宝石展开超声辅助磨削实验研究,对比有无超声振动和不同方向超声振动时的磨削效果,主要从超声辅助磨削的运动学分析以及超声辅助磨削蓝宝石的磨削特性,再结合表面形貌及缺陷特征,分析了超声辅助磨削对蓝宝石加工的影响,具体研究成果如下:(1)对三个方向施加超声振动时磨粒的运动轨迹进行了仿真与建模,分析了磨粒与工件的运动作用过程。轴向超声磨削单颗磨粒的运动轨迹长于普通磨削,磨屑平均截断面积比普通磨削要小,磨粒的磨削宽度变大;径向超声磨削时,单颗磨粒会与工件表面产生分离,砂轮表面有效磨粒数会减少;切向超声磨削时,砂轮会在工件表面反复熨压,单颗磨粒也会和工件表面发生分离。(2)与普通磨削相比,施加超声振动后,蓝宝石的磨削力,磨削力比和比磨削能都得到了降低。其中径向超声的磨削力,磨削力比和比磨削能降低的最多,轴向超声的次之,切向超声的降低的效果没有那么明显。(3)对蓝宝石磨削后表面粗糙度进行测量,可以发现:施加超声振动后,径向超声的表面粗糙度变大了,轴向超声和切向超声的表面粗糙度都降低了,在平行于磨削方向,轴向超声的粗糙度大于切向超声,在垂直于磨削方向,轴向超声的粗糙度小于切向超声。(4)观察蓝宝石磨削后表面形貌和表面缺陷特征,结果表明:施加超声振动后,磨削表面产生了许多微破碎区域,大尺寸的沟槽数量减少了;测得表面沟槽深度的大小比较:轴向超声和切向超声磨削的沟槽深度比普通磨削的沟槽深度小,而径向超声磨削的沟槽深度大于普通磨削(5)施加超声振动使得蓝宝石更容易被加工,轴向和切向超声磨削的表面质量都得到提高,而径向超声磨削的表面质量变差了。