一、脆性材料旋（xuán）轉超聲加工

旋（xuán）轉超聲（shēng）加工（RUM）在脆性材料加工（gōng）領域有著廣泛（fàn）的應用，該加工方式由普通磨削和超聲振動複合而成，是（shì）一種針對硬脆材（cái）料加工技術難題的特（tè）種加工工藝。旋轉超（chāo）聲加工的刀具大多在刀頭位置（zhì）電鍍一層金剛石或CBN等高硬度材料（liào），且刀具在加工過（guò）程中會在（zài）高速旋轉的同時沿刀（dāo）具軸線作微米級超聲頻振動，可（kě）有效降低切（qiē）削力、殘餘應力和表麵損傷，提高加工精度和效率，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（zhèn）動後，減少了塑性去除比例，不再出（chū）現（xiàn）大塊剝落。

旋轉超（chāo）聲加工包含三（sān）種加工形式：鑽孔、端麵銑削和（hé）側麵銑削，其材料去除機理見圖4。其中，鑽孔與端（duān）麵磨削加工中刀具端麵（miàn）的磨粒與工件材料在超聲振動的作用下產生周期性的切削和分離（lí），並附加有錘擊效果。這一工藝特性對硬脆材料的高硬度（dù）與低斷裂韌性有良好的（de）針（zhēn）對作用（yòng），引起了國內外學者的（de）廣泛關注，進行大量研究，總結出旋轉超聲加（jiā）工的諸多優勢。

在降低切削力方麵，旋轉超聲加工時磨粒與工件有周期性的高頻分離，切削區域被打開，切削液可進入，改善了潤滑和（hé）冷卻情況，且加工過程中的高頻錘擊（jī）使加工表麵（miàn）粉末化、切削力降低。為解析旋轉超聲加工切削力（lì）的降低機理，研（yán）究學者以理（lǐ）論建模（mó）及調整工藝參數（shù）等方式進行了大量研究（jiū）。華僑大學朱旭等利（lì）用旋轉超（chāo）聲加工鋸（jù）切藍寶石之（zhī）後發現，徑向切削力相比普通鋸切下降50%~80%，軸向（xiàng）力下降35%~50%。

當前國內外學（xué）者對旋轉超聲加工表麵粗糙度的研究相（xiàng）對（duì）較少且存在較大的爭議，即對旋轉（zhuǎn）超聲加工（gōng）是否可降低表麵粗糙度尚（shàng）無定（dìng）論。研究學者通過建（jiàn）立表麵粗糙度預測模型或實驗驗證等（děng）方（fāng）式（shì）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（jiā）工或V型槽加工中可（kě）顯著降低表麵（miàn）粗糙度的情況，而鑽孔與端麵磨削（xuē）加工增大表麵粗糙度的情況更多，但（dàn）可通過提高主軸轉速、降低切削深度和進給（gěi）量（liàng）並匹配合適（shì）的超聲參數的方式（shì）降低表麵（miàn）粗糙度。

提高加工效率是（shì）旋轉超聲加工的一個重要優勢，主要體現為材料去除率增加。特別是在恒力進給（gěi）條件下，旋（xuán）轉（zhuǎn）超聲加工的材料去除率相比（bǐ）普通（tōng）磨削顯著（zhe）提高。目前旋轉超（chāo）聲加工（gōng）在（zài）硬脆性材料加工領（lǐng）域相比普通磨削有顯著優勢，但當（dāng）前（qián）超聲振動下的材料去除機（jī）理研究（jiū）並不深入。深入研究去除機理可進一步揭示旋轉超聲加工的表麵粗糙度（dù）規律和亞表麵（miàn）損傷形成機理，對旋轉超聲加工工藝的推廣有重要意義。

二、超聲拋光

超聲振動拋光的原理是對工（gōng）件或變幅杆施（shī）加超聲（shēng）振（zhèn）動，使磨料懸浮液中的磨（mó）粒與工件產生相對運動，以達到衝擊、拋磨的效果，可提高拋光速度（dù）和均勻（yún）性、降低表（biǎo）麵粗（cū）糙度。印（yìn）度理工學院Kala等使（shǐ）用磁場輔（fǔ）助超聲（shēng）拋光，改（gǎi）善（shàn）了黃銅表麵的光潔度。Jeffrey等（děng）分別對變幅杆和拋光盤施加橫向（xiàng）超聲振動（dòng），發現橫向超聲振動以攪動懸浮液的形（xíng）式作用（yòng）於矽（guī）片，提高拋光均勻性。許文虎等進行了（le）有（yǒu）無超聲拋光藍寶石的對比實驗，發現超聲振動輔（fǔ）助拋光去除（chú）率是無超聲的兩倍且（qiě）表麵粗糙度降低，

超（chāo）聲振動輔助（zhù）拋光在機械拋光、化學拋光、磁流變拋光、離子束拋光等（děng）多個拋光類別（bié）均有應用，並取得了一（yī）定的改善效果。然而，當前超聲拋光過程（chéng）中的材（cái）料去除機理研究還不夠深（shēn）入，特別是（shì）超聲空化作用對已加工表麵的表麵完整性的影響（xiǎng）機（jī）製（zhì）尚未揭示，因此需要進一步加強基本理論的研究。