机械的微型化是21世纪技术发展的趋势。利用MEMS技术制造的微执行器、微型构件和微机械光学器件等已经广泛地应用于生物医学、航空航天和新能源等重要的领域。支撑机械微型化的关键就是先进的微细特种加工技术,如微细电火花加工、激光加工和微细超声波加工等。单晶硅和工程陶瓷等硬脆材料,具有高强度硬度、耐高温、耐腐蚀和耐磨损等优异的材料性能,故在MEMS等领域的应用越来越普遍。这些材料由于硬度高,难以用传统的机械加工方法来加工,不仅加工质量差而且加工效率低。微细超声波加工就是适合用来加工这些硬脆材料的微细特种加工技术。从微细超声波加工微孔的底面轮廓可知,在不同的加工条件下,微孔底面会呈现出凹或者凸两种不同的形貌。本文研究的目的,就是探索分析微孔底面出现凹凸两种不同形貌的原因。微细超声波加工是利用加工液中的磨粒冲击工件导致工件材料破碎,进而进行材料去除。只有磨粒存在的位置,才有工件材料的去除。故加工区域磨粒的分布不同,加工出的微孔底面形貌就不同。本文运用固液二相流的相关理论,分析了磨粒在加工液中的受力情况。然后利用液体的不可压缩性得到加工区域的径向流速分布,从而建立了加工液中的磨粒的运动微分方程。仿真计算的结果显示,在超声波振动下加工区域的磨粒是向中心位置运动的。振幅越大或者磨粒粒径越大,磨粒向中心聚集的速度越快,导致微孔底面出现凹陷状。当采用小粒径的磨粒或者超声波振幅很小时,微孔底面出现凸起状。实验结果和理论分析吻合地很好。本研究的所有实验是运用自主开发的数控加工程序进行的。