随着硬脆材料的应用涉及到科学技术的各个领域和日常生活中,工程陶瓷材料作为一种新的工程材料,越来越受到人们的重视。它具有高强度、高硬度、低密度、低膨胀系数以及耐磨、耐腐蚀、隔热、化学稳定性好等优良特性,已广泛应用于航天航空、石油化工、仪器仪表、机械制造及核工业等领域。然而正是这些优良特性使得其加工难度大、效率低而且成本高,因此它的广泛应用受到了限制。随着科学技术的发展,特种加工应运而生,并且得到了迅速发展。旋转超声加工作为特种加工的一种,已经成为加工陶瓷等硬脆材料的有效方法,目前对它的应用越来越广泛。它与传统的超声波加工相比,加工效率和加工表面质量大幅提高。针对工程陶瓷材料的难加工特性,本文采用超声振动与普通磨削加工相结合的方法,对超声磨削工程陶瓷的材料去除机理进行了研究。基于超声加工系统各组成部分的特点及系统配合连接方面的经验,本文设计了一种旋转超声振动磨削头。该磨削头结构简单,体积小,成本低,可安装在立式数控加工中心上,从而实现旋转超声磨削加工的目的。文中应用压痕断裂力学理论从理论上分析了陶瓷材料的磨削表面创成机理；对超声磨削的磨削机理进行了分析,发现在超声磨削加工中存在着多种作用,这几种作用是相辅相成、相互促进的；建立了超声磨削加工的运动学模型,研究了砂轮表面单颗磨粒相对工件的运动特点、运动轨迹,对相关几何参数进行了分析计算,并对超声磨削加工方式下,单颗磨粒与工件分离的临界条件进行了分析；建立了普通磨削和超声磨削时的材料去除率模型,根据该模型分析,在同样的磨削条件下,超声磨削的材料去除率大于普通磨削的材料去除率,而且其材料去除率随静载荷、磨粒直径、工作台速度、超声振动频率与振幅的增大而增大,随着材料断裂韧性和硬度的增大而减小；根据磨削力数学模型,磨削力的仿真结果表明：磨削力随着磨削深度和工件速度的增加基本呈上升的趋势,随着砂轮速度的增加呈降低的趋势,但砂轮速度的增加减弱了超声振动对磨削力的影响；在相同加工参数下,旋转超声磨削的磨削力比普通磨削的磨削力要小。