一(yī)、脆性材料旋轉超聲加工(gōng)

旋轉超聲加工(gōng)（RUM）在脆性材料加工(gōng)領域有着廣泛的應用，該加工(gōng)方式由普通磨削和超聲振動複合而成，是一(yī)種針對硬脆材料加工(gōng)技術難題的特種加工(gōng)工(gōng)藝。旋轉超聲加工(gōng)的刀具大(dà)多在刀頭位置電鍍一(yī)層金剛石或CBN等高硬度材料，且刀具在加工(gōng)過程中(zhōng)會在高速旋轉的同時沿刀具軸線作微米級超聲頻(pín)振動，可有效降低切削力、殘餘應力和表面損傷，提高加工(gōng)精度和效率，延長刀具壽命。由圖3所示的旋轉超聲鋸切藍(lán)寶石的效果圖可明顯看出，引入超聲振動後，減少了塑性去(qù)除比例，不再出現大(dà)塊剝落。

旋轉超聲加工(gōng)包含三種加工(gōng)形式：鑽孔、端面銑削和側面銑削，其材料去(qù)除機理見圖4。其中(zhōng)，鑽孔與端面磨削加工(gōng)中(zhōng)刀具端面的磨粒與工(gōng)件材料在超聲振動的作用下(xià)産生(shēng)周期性的切削和分(fēn)離(lí)，并附加有錘擊效果。這一(yī)工(gōng)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，引起了國内外(wài)學者的廣泛關注，進行大(dà)量研究，總結出旋轉超聲加工(gōng)的諸多優勢。

在降低切削力方面，旋轉超聲加工(gōng)時磨粒與工(gōng)件有周期性的高頻(pín)分(fēn)離(lí)，切削區域被打開(kāi)，切削液可進入，改善了潤滑和冷卻情況，且加工(gōng)過程中(zhōng)的高頻(pín)錘擊使加工(gōng)表面粉末化、切削力降低。爲解析旋轉超聲加工(gōng)切削力的降低機理，研究學者以理論建模及調整工(gōng)藝參數等方式進行了大(dà)量研究。華僑大(dà)學朱旭等利用旋轉超聲加工(gōng)鋸切藍(lán)寶石之後發現，徑向切削力相比普通鋸切下(xià)降50%~80%，軸向力下(xià)降35%~50%。

當前國内外(wài)學者對旋轉超聲加工(gōng)表面粗糙度的研究相對較少且存在較大(dà)的争議，即對旋轉超聲加工(gōng)是否可降低表面粗糙度尚無定論。研究學者通過建立表面粗糙度預測模型或實驗驗證等方式得出的研究結果更多地支持旋轉超聲加工(gōng)在側面磨削加工(gōng)或V型槽加工(gōng)中(zhōng)可顯著降低表面粗糙度的情況，而鑽孔與端面磨削加工(gōng)增大(dà)表面粗糙度的情況更多，但可通過提高主軸轉速、降低切削深度和進給量并匹配合适的超聲參數的方式降低表面粗糙度。

提高加工(gōng)效率是旋轉超聲加工(gōng)的一(yī)個重要優勢，主要體(tǐ)現爲材料去(qù)除率增加。特别是在恒力進給條件下(xià)，旋轉超聲加工(gōng)的材料去(qù)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(gōng)領域相比普通磨削有顯著優勢，但當前超聲振動下(xià)的材料去(qù)除機理研究并不深入。深入研究去(qù)除機理可進一(yī)步揭示旋轉超聲加工(gōng)的表面粗糙度規律和亞表面損傷形成機理，對旋轉超聲加工(gōng)工(gōng)藝的推廣有重要意義。

二、超聲抛光

超聲振動抛光的原理是對工(gōng)件或變幅杆施加超聲振動，使磨料懸浮液中(zhōng)的磨粒與工(gōng)件産生(shēng)相對運動，以達到沖擊、抛磨的效果，可提高抛光速度和均勻性、降低表面粗糙度。印度理工(gōng)學院Kala等使用磁場輔助超聲抛光，改善了黃銅表面的光潔度。Jeffrey等分(fēn)别對變幅杆和抛光盤施加橫向超聲振動，發現橫向超聲振動以攪動懸浮液的形式作用于矽片，提高抛光均勻性。許文虎等進行了有無超聲抛光藍(lán)寶石的對比實驗，發現超聲振動輔助抛光去(qù)除率是無超聲的兩倍且表面粗糙度降低，

超聲振動輔助抛光在機械抛光、化學抛光、磁流變抛光、離(lí)子束抛光等多個抛光類别均有應用，并取得了一(yī)定的改善效果。然而，當前超聲抛光過程中(zhōng)的材料去(qù)除機理研究還不夠深入，特别是超聲空化作用對已加工(gōng)表面的表面完整性的影響機制尚未揭示，因此需要進一(yī)步加強基本理論的研究。