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硬脆材料镜面高效加工技术是超精密加工技术的一个重要分支,对发展航空航天、国防军工、精密仪器、微电子与光电子等尖端科学技术具有重要的意义。基于ELID镜面磨削和超声振动磨削技术的加工特点,本课题组提出了将超声振动与ELID磨削技术相复合,一种多工艺复合的高效镜面加工技术——超声ELID复合磨削技术。本文以纳米复相陶瓷材料为研究对象,研究以精密高效为主要特征的超声参数和以超精密镜面为主要特征的ELID电参数,对超声ELID复合磨削下细微金刚石砂轮在线修整过程产生的影响进行研究,预期得到在这种复合技术下砂轮实现高效、高质量在线修整的可靠依据。首先,通过对超声ELID振动声学系统进行阻抗分析,结合现有实验条件,在VMC850E立式数控加工中心的基础上,完成超声振动和ELID阴极装置的设计,搭建超声振动施加于工具的超声ELID复合内圆磨削系统试验平台。其次,针对细微金刚石砂轮在线修整难题,理论上分析ELID电参数、超声参数对超声ELID复合磨削下砂轮在线修整过程的影响,特别是超声空化效应及氧化膜状态对砂轮在线修整的影响规律。然后,确定砂轮修整特征参数及其评价方法,并通过对比试验,研究在不同加工方式下砂轮表面单位面积的磨粒数、磨粒突出高度、磨粒间距、容屑空间等修整效果及其表面三维形貌,得到超声ELID复合磨削下砂轮能够达到较好在线修整效果的试验依据。最后,根据砂轮的可磨性,研究砂轮在超声ELID复合磨削下的延性临界磨削深度约为3.73μm,大于同等条件下的普通内圆磨削与普通ELID磨削下的;研究砂轮的加工质量,并建立超声ELID复合磨削的加工质量预测模型;研究砂轮的材料去除率、磨削比,得到超声ELID复合磨削下砂轮具有较高的磨削能力和磨削效率,并建立超声ELID复合磨削的加工效率预测模型。通过对超声ELID复合磨削下砂轮在线修整机理的研究,得到了在此加工方式下砂轮不但能获得良好在线修整效果,而且使加工效率提高、加工质量提升,扩大砂轮的延性加工范围,更有利于纳米复相陶瓷材料的超精密镜面加工。这进一步揭示了纳米复相陶瓷材料在超声ELID复合磨削下的超精密镜面加工机理,对完善硬脆材料镜面高效加工理论与方法具有重要意义,为应用于国防、航空航天等高技术领域的超光滑表面高效连续加工提供技术支撑。