工程陶瓷的应用日趋广泛,导致了其加工技术的迅速发展,旋转超声磨削俨然已成为其加工领域中广泛采用的加工方法之一。然而工程陶瓷材料具有较高的硬度和脆性,在加工过程中出现了许多有别于其他材料的加工质量问题,如边缘破损。在工程陶瓷零部件加工中,旋转超声磨削虽然比传统磨削加工具有更高的加工效率和加工精度、更深的加工深度以及更小的刀具磨损等优点,但其仍无法完全避免加工过程中的边缘破损问题。本文以工程陶瓷旋转超声磨削加工中的边缘破损现象为研究对象,运用断裂动力学的基础理论和扩展有限元方法,结合加工工艺实验对其形成机理及控制进行研究,主要从以下几个方面详细展开:首先,对工程陶瓷旋转超声磨削边缘破损的形成机理进行研究。结合工程陶瓷材料加工中存在的三种边缘破损类型,确定以内部边缘破损为研究对象,分析导致内部边缘破损的刀具表面金刚石磨粒的运动特性,基于单磨粒与材料的接触面积建立单磨粒磨削力数学模型,基于动态断裂力学理论分析振动载荷作用下裂纹的形成及扩展条件。其次,对工程陶瓷旋转超声磨削边缘破损机理进行扩展有限元仿真验证。基于扩展有限元基础理论,采用ABAQUS中的扩展有限元模块对加工过程中产生的任意裂纹的形成及扩展进行模拟,考察边缘破损的形成过程、裂纹单元应力的变化及磨削区域接触力的变化情况。再次,对边缘破损大小的评价进行研究。基于加工中产生的边缘破损的几何形貌特征,分析边缘破损大小分布的随机性特征,建立边缘破损大小的评价模型和评价参数。最后,进行加工工艺实验研究。由工程陶瓷旋转超声磨削边缘破损形成机理研究中确定的主要影响工艺参数,采用正交实验方法进行加工工艺试验,分析各工艺参数对边缘破损评价参数指标的影响趋势,确定在给定工艺参数范围内的最小边缘破损的工艺参数组合,实现对工程陶瓷加工边缘破损大小的控制。本文针对旋转超声磨削加工方式下的边缘破损问题,对其形成机理、评价及控制进行研究,为减少或避免实际工程陶瓷加工中的边缘破损问题提供了一定的参考。