一、脆（cuì）性材料旋轉超聲加（jiā）工

旋轉（zhuǎn）超聲加工（RUM）在（zài）脆性材料加工領（lǐng）域有著廣泛的（de）應用，該加工方式（shì）由普通磨削和超聲（shēng）振動複合而成（chéng），是一種針對（duì）硬脆材（cái）料加工技術難題的特種加工工（gōng）藝。旋轉（zhuǎn）超聲加工的刀具大多在刀頭位（wèi）置電鍍一層金剛石或CBN等高硬度材料（liào），且刀（dāo）具在加工過程中會在高速旋轉的同（tóng）時沿刀具軸線作微（wēi）米級超聲頻振動，可有效降低切削力、殘餘應力和表麵損傷，提高加工精度和效率，延長刀（dāo）具壽命。由圖3所示的旋轉超聲（shēng）鋸切藍寶石的（de）效果圖可明顯看出，引入超聲振動後，減少了（le）塑性去除比例，不再出現大塊剝落。

旋轉（zhuǎn）超聲（shēng）加工包含三種加工形式（shì）：鑽孔、端麵（miàn）銑削和側（cè）麵銑削，其材料去除機理見圖4。其中，鑽孔與端麵磨削加工中刀具（jù）端麵的磨粒與工件材料在超聲（shēng）振動（dòng）的作用下產生周期性的切（qiē）削和分離，並附加有錘擊效果。這一工藝特性對硬脆材料的高硬度與低斷裂韌性有良好的針對作用，引起了國內外學者的（de）廣泛關注，進行大量研究，總結出旋（xuán）轉超聲（shēng）加工的諸多優勢。

在降低切削力（lì）方麵，旋轉超聲加工時磨粒與工件（jiàn）有周（zhōu）期性的高頻分離，切削區域被（bèi）打開（kāi），切削液可（kě）進（jìn）入，改善了潤（rùn）滑和冷卻情況，且（qiě）加工過程中的高頻錘擊使加工表（biǎo）麵粉末化、切削力降低。為解析旋轉超聲（shēng）加工切削力的降低機理，研（yán）究學者以理（lǐ）論建模及調整工藝參數等方式進行了大量研（yán）究。華僑大學朱旭等利用旋轉超聲加工鋸切藍寶石之後發現，徑（jìng）向切削力相（xiàng）比普通鋸切下降（jiàng）50%~80%，軸向力下降35%~50%。

當前國內（nèi）外學者對旋轉超聲加工表麵粗糙（cāo）度的研究相對較少且存在較大的爭議（yì），即（jí）對旋轉超聲加工是否可降低表麵粗糙度尚無定論。研究（jiū）學者通過建立表麵粗糙度（dù）預測模型或實驗驗證等方式得（dé）出的研（yán）究結果更多地支持旋轉超聲加工在側麵磨削加工或V型槽（cáo）加工中（zhōng）可顯著降低表（biǎo）麵粗糙度的情況，而鑽孔與端麵磨（mó）削加工增大表麵粗糙度（dù）的情況更多，但可（kě）通過提高主軸轉速、降低切削深度和進（jìn）給量並匹配合適的超聲參數的方式降低表麵粗（cū）糙度。

提高加工效率是旋轉超聲加工的一個重要優勢（shì），主要體現為材料去除率增加。特別是在恒力（lì）進給條件下，旋轉超（chāo）聲加工的材（cái）料去除率相比普通磨削顯著提高。目前旋轉超聲加工（gōng）在硬脆性材料加工領域相比普通磨（mó）削有顯著（zhe）優勢，但當前超聲振動下的材料去除機（jī）理研究並不深入。深入研究去除機理可進一步揭示旋（xuán）轉（zhuǎn）超聲加工的表（biǎo）麵粗（cū）糙度規律和亞表麵（miàn）損傷形成機（jī）理，對旋轉超聲加工工藝的推廣有重要意義。

二（èr）、超（chāo）聲拋光

超聲振動拋光的原理是對（duì）工件或變幅杆施加超聲振動，使磨料懸（xuán）浮液中的磨（mó）粒與工件產生相對運（yùn）動，以達到衝（chōng）擊、拋（pāo）磨（mó）的效果，可提高拋光速度和均勻性、降低表麵粗糙度。印度理工學院Kala等使用磁場輔助超聲拋光，改善了（le）黃（huáng）銅表（biǎo）麵的（de）光潔度。Jeffrey等分別對變幅杆和拋光盤施加橫向超聲振動，發現橫向超聲振動以攪動懸（xuán）浮液的形式作用於矽片，提高拋光均勻性。許文虎等進（jìn）行（háng）了有無超聲拋光藍寶石的（de）對比實驗（yàn），發現超聲振動輔助拋光去除（chú）率是無超聲的兩倍且表麵粗糙度降低，

超聲振動（dòng）輔助拋光在機（jī）械拋光、化（huà）學拋光、磁流變拋光、離子束拋光等多個拋光類（lèi）別均有應用（yòng），並取得了一（yī）定的改善效果。然而，當前超聲（shēng）拋光過程中的（de）材（cái）料去除機理研究還不夠深入，特別是超聲空（kōng）化（huà）作用對已（yǐ）加工表麵的表麵完整性的（de）影響機製尚未（wèi）揭示，因此需要進一步加強基本理論的研究。