一、脆性材料旋轉超聲（shēng）加工

旋轉超聲加工（gōng）（RUM）在脆性材料加工領域有著廣泛的（de）應用，該加工方（fāng）式由普通磨削和超聲振動複合而成，是一種針（zhēn）對硬脆材料加工技（jì）術難題的特種加工工藝。旋轉超聲加工的刀具大多在刀（dāo）頭位置電鍍一層金剛石或CBN等高硬度材料（liào），且刀具在加工過程中（zhōng）會在高速旋（xuán）轉的同時沿刀具軸線作微米級（jí）超聲頻振動，可有效（xiào）降低切削力、殘餘應力和表麵損（sǔn）傷，提高加工精（jīng）度和效率，延長刀具壽命。由圖3所示的旋（xuán）轉超聲鋸切藍寶石的效果圖可明顯看出，引入超聲（shēng）振動後，減少（shǎo）了塑性去除比例，不再出現大塊剝落。

旋轉超聲加工（gōng）包含（hán）三種加工形式：鑽孔、端麵（miàn）銑削和側麵銑削，其材料去除（chú）機理見圖4。其中，鑽孔與端麵磨削加工中刀具端麵的磨粒與工件材（cái）料在（zài）超聲振動的作用下產生周期性的切削和分離，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（guǎng）泛關注（zhù），進行大量研究，總結出旋轉超聲加工的諸多優勢。

在（zài）降低切削力方（fāng）麵，旋轉超聲加工時磨粒（lì）與工件（jiàn）有周（zhōu）期性的高頻分離，切削區域被打開，切削液（yè）可進入，改善了潤滑和冷卻情況，且加工過程中的高（gāo）頻錘擊（jī）使加工表麵粉末化、切削力（lì）降低。為解析旋轉超聲加工切削力的降低機理，研究學者以理論（lùn）建模及調整工藝參數等方（fāng）式進行（háng）了大量研究。華（huá）僑大學朱旭等利用旋轉超聲加工鋸切藍寶（bǎo）石之後發現，徑向切削（xuē）力相比普（pǔ）通鋸切（qiē）下降50%~80%，軸向力下降35%~50%。

當前國（guó）內外學者對旋轉超聲加工表麵粗（cū）糙度的（de）研究相對較少且（qiě）存在較大的爭議（yì），即對旋轉超聲加（jiā）工是否可降低表（biǎo）麵粗糙度尚無定論。研究學者通過（guò）建立表麵粗糙（cāo）度預測模（mó）型或實驗驗證等方式得出的研究結果（guǒ）更多地支持旋轉超聲加工在側麵磨削加工或V型槽加工中可（kě）顯著降低表麵粗糙度的情況，而鑽孔與端麵磨削加工增大表麵粗糙度的情況（kuàng）更多，但可通過（guò）提高主軸轉速、降低切削深度和進給量並匹配合適的超聲參數的方式降低表麵粗糙度。

提高加工效率（lǜ）是旋轉超（chāo）聲（shēng）加工的（de）一個重要優勢，主要（yào）體現（xiàn）為（wéi）材料（liào）去除率增加。特別是在恒力進給條件下，旋轉超聲加工的材料去除率相比普通磨削顯著提（tí）高（gāo）。目前旋轉超聲加工在硬脆性材料加工領域相比普通磨削有顯著優勢，但當前超聲振動下的材料去除機理研究並不深入。深入（rù）研究去除機理可（kě）進一步揭示旋轉超聲加工的表麵粗糙度（dù）規律和亞表麵損傷形成機理，對旋轉超（chāo）聲（shēng）加工工（gōng）藝的推廣有重要意義。

二、超聲拋（pāo）光（guāng）

超（chāo）聲振（zhèn）動拋（pāo）光的原理是對（duì）工件或（huò）變幅杆施加超聲振動，使磨料（liào）懸浮液（yè）中的磨粒（lì）與工件產（chǎn）生相對運動，以達到衝擊、拋磨的效果，可提高拋光速度和均勻性、降低表麵粗糙度。印度（dù）理工學院Kala等使（shǐ）用磁場輔助超聲拋光，改善了黃銅表麵的光潔度。Jeffrey等分別對變幅杆和拋光盤施加橫向超聲振動，發（fā）現橫（héng）向超聲振動以攪動（dòng）懸浮液的形式作用（yòng）於矽片，提高拋光均勻性。許文虎等進行了有無超聲拋光藍寶石的對比實驗，發現超聲振動輔助拋光（guāng）去（qù）除率是無超聲的（de）兩倍且表麵粗糙度降低（dī），

超聲（shēng）振動（dòng）輔助拋光在機械拋光、化學拋（pāo）光、磁流（liú）變拋光、離子束拋光等多個（gè）拋光類別均有應用，並取得了一（yī）定（dìng）的改善效（xiào）果。然而，當前（qián）超聲（shēng）拋光過程中（zhōng）的材料去除機理研究還（hái）不（bú）夠深入，特別是超聲空化作用對已加工（gōng）表麵的表麵完整性的影響（xiǎng）機製尚未揭示，因此需要進（jìn）一步加強基（jī）本理論的研究。