一（yī）、脆性材料旋轉超聲加工

旋轉超聲加工（gōng）（RUM）在脆性材料加工領域有著（zhe）廣泛的應用，該加工方（fāng）式由普（pǔ）通磨削和超聲振動複合而成，是一種針對硬（yìng）脆材料加工技術難題的（de）特種加工工（gōng）藝。旋轉超聲加工的刀（dāo）具大多（duō）在刀頭位置電鍍一（yī）層金剛石或CBN等（děng）高硬度材料，且刀具在加工過（guò）程中會在高速旋轉的（de）同時沿刀具軸線作微米級超聲頻振動，可有效降低切削力、殘餘應力（lì）和表麵損傷，提高加工精度和效（xiào）率，延長刀具壽命。由圖3所示的旋（xuán）轉超聲鋸切藍寶石（shí）的效果圖可明顯看出，引入超（chāo）聲振動後，減（jiǎn）少了塑性去除比例，不再出現大塊剝落。

旋轉（zhuǎn）超聲加工包含三種（zhǒng）加工形式：鑽孔（kǒng）、端麵銑削（xuē）和側麵銑削，其（qí）材料去（qù）除（chú）機理見圖4。其（qí）中，鑽孔（kǒng）與端麵磨削加工中（zhōng）刀具端麵的磨粒與工件材料在超聲振動的作用下產生周期性的（de）切削和分離，並附加有（yǒu）錘（chuí）擊效果（guǒ）。這一工藝特性（xìng）對（duì）硬（yìng）脆材料的高硬度與低斷裂韌性有良好的針對作用，引起了國內（nèi）外學者的廣泛關注，進行大量研究，總結出旋轉超聲加工的諸（zhū）多優勢。

在降低切削力方麵，旋轉超聲加工時磨粒與工件有周期性的高頻分離，切削區域被打開，切削液可進入，改善了潤滑（huá）和冷卻情況，且加工過（guò）程中的高頻錘擊使加工表麵粉末化、切削力降低。為解析旋轉超聲加工（gōng）切削力的降低機理，研究學者以理論建模及調整工藝參數等方式進行了大量研究。華僑大（dà）學朱旭等利用旋轉超聲加工鋸切（qiē）藍寶石之後發現，徑向切削（xuē）力相比普通鋸切下降50%~80%，軸（zhóu）向力下降35%~50%。

當前國內外學者對旋轉超聲加工表（biǎo）麵粗糙度的研究相對較少且存在較大的爭議，即對旋轉超聲加（jiā）工是（shì）否可降低表麵粗糙（cāo）度（dù）尚無定論。研究學者通（tōng）過建立表麵粗（cū）糙度預測模型（xíng）或實驗驗證等方式得出的研究結果更多地支持（chí）旋轉超聲加工在側麵磨削加工或V型槽加工（gōng）中可（kě）顯著降低（dī）表麵粗糙度的情況，而鑽孔與端麵（miàn）磨削（xuē）加工增大（dà）表麵（miàn）粗糙（cāo）度的（de）情況更多，但可通過提高主軸轉速、降低切削深度和進給量並匹配合適的超聲（shēng）參數（shù）的（de）方式降低表麵粗（cū）糙度。

提高加工效率是旋轉超（chāo）聲加（jiā）工的一個重要優勢，主要體現為材料（liào）去除率增加。特別是在恒力進給條件下，旋轉超聲加工（gōng）的材料去除率相比普通（tōng）磨削顯著提高。目前旋轉超聲加工在硬脆性（xìng）材料（liào）加工領域相比普通磨削（xuē）有顯著優勢，但當前超聲振動下（xià）的材料（liào）去除機理研究並不深入。深入研究去除機理可進（jìn）一步揭示旋轉超聲（shēng）加工的表麵粗（cū）糙度規律和亞表麵損傷形成機理，對旋（xuán）轉超聲加工工藝的推廣有重（chóng）要意義。

二、超聲拋光（guāng）

超聲振動拋光的原理是對工件或變幅杆施加超聲振動（dòng），使磨料懸浮液（yè）中的磨粒（lì）與工件產生相對運動，以達到衝擊、拋磨的效果，可提高拋光（guāng）速度和均勻性、降低表麵粗糙度。印度理（lǐ）工學院Kala等使用磁（cí）場輔助超聲拋光，改善了黃銅表麵的光潔度。Jeffrey等分別對變幅杆和拋光盤施加橫向超聲振動（dòng），發（fā）現橫向超聲振動以攪動懸浮（fú）液的形式作用於矽片，提高拋光（guāng）均勻性。許文虎等進行了有無超聲拋光藍寶石的對（duì）比實驗，發現超聲振動輔助拋光去除率是無超聲的兩倍且表（biǎo）麵粗糙度降（jiàng）低，

超聲振動輔助拋（pāo）光在機（jī）械拋光、化學（xué）拋光、磁流變拋光、離子束拋光等（děng）多個拋光類別均（jun1）有應（yīng）用，並取得了一（yī）定的改善效果。然而，當前超聲拋光過程中的材料去除機理研（yán）究還不夠深（shēn）入，特別是超聲空化作用對已加工表麵的表麵（miàn）完（wán）整性的影響機製尚未（wèi）揭示，因此（cǐ）需要進一步加強（qiáng）基本理論的研究。