工程陶瓷具有优良的物理性能和化学性能,广泛应用于航空航天、精密机械、惯性制导、核能装备等领域。旋转超声磨削是工程陶瓷零部件精密加工的发展趋势,但是其加工表面完整性的各项评定参数和评价准则所采用的均为金属材料加工表面完整性的指标参数和评价准则。工程陶瓷材料性能以及加工过程中材料去除机理与金属材料不同,借用金属材料加工表面完整性评价参数难以准确和全面表征工程陶瓷加工表面完整性特征。工程陶瓷加工表面完整性评价技术是工程陶瓷零部件性能评估的前提,开展工程陶瓷材料旋转超声磨削加工表面完整性评价技术研究对工程陶瓷零部件工程化应用具有重要的研究意义和实用价值。针对工程陶瓷加工表面完整性评价方向的研究较少,相应表面完整性特征评价参数不合理,甚至缺失,本文以A1203、ZrO2增韧A1203、自增韧Si3N4、纳米增韧Si3N4等典型硬脆均质工程陶瓷材料为代表,开展工程陶瓷材料旋转超声磨削加工表面完整性评价技术研究。在工程陶瓷加工表面微观形貌特征研究基础上,提出三维表面粗糙度、微观裂纹和表面残余应力等特征评价参数,并初步实现工程陶瓷加工表面完整性综合评价。加工表面微观形貌是加工表面完整性中几何特性的重要组成部分。工程陶瓷旋转超声磨削加工机理与普通金属材料加工机理完全不同,对其加工表面微观形貌研究还未有文献系统介绍,为了后续加工表面完整性特征评价和综合评价研究,系统分析了工程陶瓷旋转超声磨削加工表面微观形貌特征,基于分形维数研究了工程陶瓷加工表面微观形貌起伏变化程度;分析了加工表面幅度分布特征和表面功率谱密度分布特征;同时对加工表面进行了二维功率谱和角谱分析,以及等方性和均一性研究。针对目前三维表面粗糙度中幅度参数算术平均偏差和均方根偏差评价不同加工表面其值相同,且不具有多尺度特征,提出了三维表面粗糙度评价参数——分形均方根偏差,建立了其计算数学模型,并对其有效性进行了检验。由于三维粗糙度所测量数据不仅包括表面粗糙度,还包括表面波纹度、加工表面形状误差等,这些参数的存在影响加工表面粗糙度值的准确评定,针对该问题建立了工程陶瓷旋转超声磨削加工三维表面粗糙度小波变换数学模型,本文以重构误差和不同分解层次下能量分布变化作为判断最优小波基和最优分解层次的依据,进行了最优小波基和分解层次选取,将三维粗糙度基准面与粗糙度分解;最后分析了表面分形维数、均方根偏差和表面尺度参数与分形均方根偏差之间关系。通过工程陶瓷三维表面粗糙度评价研究,提出了一个新的评定参数,且该参数具有绝对测量和多尺度双层特征,为加工表面完整性综合评价指标层提供了评价参数。针对微观裂纹传统评价参数比较单一,灵敏度比较差,且不能反映裂纹复杂程度,基于压痕断裂力学分析了工程陶瓷加工表面微观裂纹类型;建立了工程陶瓷加工表面灰度图像二维分数布朗随机场模型,并提出采用Hurst指数将工程陶瓷加工表面分为裂纹易产生区和非裂纹易产生区;通过图像处理实现了加工表面微观裂纹提取;建立了微观裂纹信息维数计算模型,提出了分形密度参数,并将其作为微观裂纹特征评价参数;对该评价参数的有效性进行了检验,并分析了切削力和断裂韧性对微观裂纹分形密度的影响。通过工程陶瓷旋转超声磨削加工表面微观裂纹研究,完善了工程陶瓷加工表面完整性综合评价指标层,且提供了相应评价指标。分析了工程陶瓷旋转超声磨削加工表面残余应力产生机制,基于弹塑性力学和位错塞积密度函数对工程陶瓷加工作用残余应力场分布进行了理论分析,并通过实验数据对工程陶瓷加工表面残余应力分布统计分析,得出了工程陶瓷旋转超声磨削加工表面残余应力场具有不稳定性,通过测量表面上有限数据点评价表面残余应力,其评价可靠性低。针对此问题,提出了加工表面残余应力评价特征参数——应力置信公差;分析了采样方式和采样数目对评价精度影响,并研究了材料属性和切削力与表面残余应力置信公差间变化规律,进一步完善了工程陶瓷加工表面完整性评价体系,并为综合评价提供了更为合理的评价参数。在加工表面微观形貌、三维表面粗糙度评价、微观裂纹评价和表面残余应力评价研究基础上,以陶瓷基轴转子部件精加工工序为例,采用层次分析及灰色关联度理论,建立加工表面完整性综合评价数学模型;提出了将关联度值作为加工表面完整性综合评价因子,初步实现了工程陶瓷加工表面完整性综合评价,为扩大工程陶瓷零部件工程化应用提供了支撑。