为了实现脆性材料的高效低损伤加工,本文对脆性材料加工过程状态特征以及磨粒磨损规律进行了较为系统的研究。本文在不同划刻参数条件下采集了声发射信号和力信号,利用提取的特征对典型光学脆性材料去除过程进行识别与监测,主要研究内容如下:1.在四轴精密机床的基础上,搭建了脆性材料划刻实验平台。对BK7玻璃进行了压痕实验,实验中的信号特征变化大致分为三个不同阶段:在施加的载荷很小时,材料塑性变形,并未产生突发式信号;当载荷持续加载,应力超过断裂极限,产生侧向裂纹和中位裂纹,此时伴随着持续的突发式信号,幅值有一定上涨,频谱成分丰富;卸载过程中,中位裂纹闭合,残余应力使塑性变形区域产生侧向裂纹,此时有部分突发式信号产生,频率主要集中在200kHz附近。2.研究了磨粒几何尺寸与状态信号特征的关系,结合划刻表面图像,发现小的刀具角度以及切削刃的增加会引起显著的脆性断裂,表现为在划刻过程中力和声发射信号幅值波动的加剧,而大的刀具角度能一定程度上抑制脆性材料裂纹的产生,减少其表面及近表面的裂纹扩散,其信号幅值波动较为平缓。3.研究了切深与状态信号特征的关系,划刻实验表明脆性去除阶段,BK7光学玻璃存在明显的切深转折点,发现切深在25um时振铃计数增长迅猛,此时低频段(100～200kHz)能量增长率也显著提高。结合不同切深的划刻表面图像,观测此时BK7产生了更大的脆性破裂,表面布满脆性崩碎及脆性裂纹,甚至有许多个剥离的碎块,检测结果与过程信号分析相吻合。4.研究了磨粒磨损变化规律与状态信号的特征的相关性。得出磨粒顶锥角对磨损速率影响最大,其次是划刻深度,影响最小的是进给速度,经过测量,顶锥角120°,划刻深度30μm时,磨粒的磨损状况得到比较大的缓解。在磨损后期信号幅值大幅度上涨,产生间断性时间较长的突发式信号,特征频段主要集中在320kHz,通过观测信号幅值大小和频谱成分的变化可以预测刀具的破损,提高对刀具磨损判断的准确性,实现对加工磨损的监测。