氮化硅陶瓷具有自润滑性、介电常数低、介电损耗小等特殊的优异性能,被广泛应用于航空航天、机械电子等领域。然而,氮化硅陶瓷属于典型的硬脆材料,在普通磨削过程中,极易在已加工表面及亚表面形成微裂纹、凹坑等加工缺陷,对其零部件的使用寿命和使用可靠性造成极大影响。目前,氮化硅陶瓷材料的高效低损伤加工仍是制造业中亟需解决的加工难题。纵扭复合超声磨削具有减小磨削力、磨削热,降低加工表面及亚表面损伤等优势,非常适于陶瓷等硬脆材料的高效精密加工。本文将纵扭复合超声磨削应用于氮化硅陶瓷的精密加工中,研究了氮化硅陶瓷在纵扭复合超声磨削方式下的表面及亚表面损伤机理,以期为氮化硅陶瓷的高效精密加工提供一定的理论基础。研究内容及主要结论如下:（1）基于纵扭复合超声磨削磨粒的运动学分析,建立了磨粒的运动轨迹方程,并基于MATLAB软件对其进行仿真。发现:在纵扭复合超声磨削时,磨粒的运动轨迹为空间上的螺旋曲线,这使得单个磨粒的运动轨迹在加工过程中出现反转现象,且其反转现象随着扭振幅值、频率的增加而增强。这一种加工现象非常有助于降低磨削表面的粗糙度。（2）基于单颗磨粒的切削模型,建立了磨削力及磨削力比模型。分析发现:纵扭复合超声磨削是一种大切向力、小法向力的加工方法,这种加工方式比较有利于材料的去除,减轻表面损伤程度,并通过超声辅助刻划试验对理论分析进行验证。试验结果也表明,超声辅助刻划时的磨削力及其力比均小于普通刻划过程中的磨削力和磨削力比,其沟槽表面质量也较普通刻划过程中的得到明显改善。（3）基于单颗磨粒的磨削应力场模型以及氮化硅陶瓷刻划试验和仿真分析,研究了氮化硅陶瓷在超声辅助磨削过程中的表面及亚表面微裂纹的形成及扩展机制。分析发现:在纵扭复合超声磨削中,单磨粒压痕应力场为交变应力场。在交变应力场的作用下,非常有助于材料的去除,提高了材料去除率,并导致亚表面裂纹沿深度方向的扩展产生了一定角度的偏斜,减轻了亚表面损伤层深度。（4）基于氮化硅陶瓷纵扭复合超声磨削试验,研究了磨削工艺参数和超声振动参数对磨削力、残余应力、表面粗糙度及亚表面损伤深度的影响规律。试验结果表明:纵扭复合超声磨削时各个参数中主轴转速对磨削力的影响最为显著,其次为磨削深度、振动幅值,进给速度对磨削力的影响最小;纵扭复合超声磨削后的表面残余应力为压应力,提高了其疲劳使用寿命。此外,纵扭复合超声磨削的表面粗糙度与亚表面损伤深度均小于普通磨削,且两者均随砂轮转速及超声振幅的增加而减小,随磨削深度及进给速度的增加而增大。图50幅,表14个,参考文献66篇。