随着科学技术的发展,硬脆材料因其有独特的优势而得到重视,比如陶瓷材料的耐高温性广泛应用于航空航天,单晶硅的单向导电性应用于集成电路的制作,金刚石材料的高硬度和耐磨性多用于金属材料的切削等。石英玻璃作为典型的硬脆材料,其高透光性能够制成光学镜片,并且医学流动池等腔体类产品也多为石英玻璃制品。本论文在探究石英玻璃各种加工方法优缺点基础上,以及二维超声振动易产生耦合的现象,选用分离式二维超声振动开式砂带磨削方式。根据砂带磨粒运动轨迹方程进行磨粒路径分析和仿真,并对材料去除机理进行分析;对二维超声振动相位差进行理论分析,得出相位差为p2/时,磨粒与工件有更大的材料去除率,以及越容易使工件材料处于塑性域去除阶段;根据各个加工参数建立材料去除模型,发现磨粒磨削深度和进给速度增大,磨粒磨削厚度增大;椭圆振动幅值增大,磨粒磨削厚度减小;而过度增大径向振幅,磨粒磨削厚度趋于稳定。利用砂带磨粒磨损以及磨粒受力确定砂带转速;通过分析砂带单次超声振动去除材料体积和工件表面粗糙度,以及磨粒容屑效果,选定砂带磨粒数为600#,并选取水基磨削液作为磨削环境。根据动力学方程对阶梯型变幅杆、矩形块以及圆柱形工具头进行设计,并分别进行有限元仿真分析,对组合安装后的复合变幅杆进行仿真及优化;对复合变幅杆振动频率及输出振幅进行性能测量,测得的频率与理论设定的频率非常接近,证明设计的合理性,并且发现复合变幅杆在测得的共振频率下输出振幅最大,并且功率越大,振幅也越大,增大或减小振动频率输出振幅减小;对振幅的二维椭圆合成进行测量,得到两个方向上的振幅能够很好的合成相位差为p2/的椭圆;并对其他相位差的椭圆进行测量,当相位差远离p2/时采集到的点越密集,合成的椭圆越窄,实验结果与理论结果相一致。设计搭建出整体磨削试验平台,根据建立的材料去除模型以及石英玻璃临界切削厚度值选定各个加工参数值,并进行单因素实验,对磨削后的石英玻璃表面进行粗糙度测量,根据实验结果得出规律,发现表面粗糙度随着磨削深度和工件进给速度的增加而增大,磨削深度和工件进给速度的增加更容易导致石英玻璃脆性去除,并且任何一个振幅的增加都会减小工件表面粗糙度,切向超声振动对表面粗糙度改善效果更好。