微晶玻璃材料由于具有膨胀系数低、热稳定性好、机械强度高等优点被广泛应用于航空航天、建筑板材及生物医疗等领域。航空航天领域中的光学应用对方孔形状微晶玻璃内表面有较高的质量要求,传统的光学玻璃超精密加工技术主要面向外表面加工,对内孔进行可持续高效精密加工的工艺技术研究较少。本研究的目标是实现尺寸为50mm×50mm×10mm的微晶玻璃方孔的超精密加工。本论文的研究内容和研究结果对推动硬脆光学材料异形零件的超精密加工技术的发展具有重要的理论意义和实际应用价值。本课题提出了浆料辅助超精密磨削新工艺,研究了磨削工艺参数和浆料射流工艺参数对工件表面质量及砂轮形貌的影响规律;提出了微晶玻璃内表面的微细磨料流内孔抛光工艺,对磨料流加工方形孔的工艺过程进行了固液两相流数值仿真,优化了流道与加工参数;对微晶玻璃进行磨料流抛光加工,获得了高质量的微晶玻璃内表面。具体主要内容和结论如下:(1)设计搭建了微晶玻璃方孔的浆料辅助磨削加工系统,使用小直径砂轮开展了微晶玻璃方孔的浆料辅助超精密磨削实验研究,获得了浆料基液、磨料种类和磨削加工工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、微裂纹损伤深度和砂轮形貌的影响规律。油雾冷却磨削可以实现工件的塑性域超精密加工,表面粗糙度小,但砂轮迅速磨钝,磨削力大,难以获得较高形状精度,也无法长时间持续磨削。氧化铈浆料冷却在大磨削深度的条件下可以获得较高表面质量,但对砂轮的修锐作用不显著。碳化硅浆料辅助磨削时,浆料对树脂结合剂砂轮具有在线修锐的作用,可获得最大的磨削效率,且工件表面/亚表面质量稳定,可实现微晶玻璃的持续高效精密磨削。(2)建立了流体磨料抛光微晶玻璃方孔的固液两相流有限元模型,开展了粘弹性流体磨料抛光过程的流体动力学数值模拟研究。获得了不同流道型腔间隙、加工压力和加工温度对工件表面压力、剪切速率、近壁面流速和湍流动能的影响规律。模拟分析得出,流道型腔狭缝的减小、加工压力的增大、以及温度的升高都使得材料去除速率提高,但对工件表面材料去除的均匀性下降。确定了 3mm的型腔间隙,6MPa的加工压力以及30℃左右的加工温度具有最优的加工效果。(3)对碳化硅浆料辅助磨削后的微晶玻璃方孔开展了磨料流抛光实验研究,基于超精密加工理论对抛光表面/亚表面质量的结果进行了分析,获得了影响微晶玻璃材料去除率和表面/亚表面质量的关键因素,讨论了不同加工工艺参数下的材料去除机理。使用2000#金刚石和3500#SiC流体磨料进行抛光时,磨料流抛光后的工件表面更加光滑,随着压力的增大,工件表面质量先提升后下降。磨料流抛光初期表面粗糙度下降较快,随着加工循环次数的增大,表面粗糙度趋于稳定。600#金刚石流体磨料的加工机理主要为脆性域去除,2000#金刚石和3500#碳化硅流体磨料对工件磨削表面主要为塑性域去除,且由于金刚石磨粒的硬度高,对工件表面的划擦和耕犁的作用更为显著。使用2000#金刚石磨料抛光后获得了最小的表面微裂纹损伤深度工件,具有最佳的工件亚表面质量。