丁 凯 李奇林 雷卫宁 徐铭洲 王 许

江苏理工学院机械工程学院，常州，213001

0 引言

先进陶瓷材料(如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)等)具有低密度、高强度与优异的耐高温、耐磨损等性能[1-2]，在航空航天[3]、医学[4]等领域的应用日趋广泛。先进陶瓷构件一般需经过机械加工以达到其较高的表面质量及尺寸形状精度要求[5]。现阶段，先进陶瓷材料加工最常用的方法是采用金刚石砂轮进行磨削，但往往存在砂轮磨损速度快、表面/亚表面损伤较严重等问题。而研磨和抛光虽可有效改善加工表面的损伤状况，但效率低、成本高[6]，因此，先进陶瓷加工困难始终是其应用中的突出阻碍。超声辅助磨削(ultrasonic assisted grinding，UAG)是集超声加工与磨削于一体的高性能复合加工技术[7-8]，国内外诸多研究表明，相比于普通磨削(conventional grinding，CG)，超声辅助磨削可显著改善加工质量，非常适合加工先进陶瓷材料[9-12]。

先进陶瓷材料加工过程中的材料去除机理直接决定了其加工表面质量。对于普通磨削，BIFANO等[13]提出了塑性域磨削理论，即当最大单颗磨粒切厚小于脆-塑转变临界切厚时，陶瓷材料将主要发生弹塑性变形，进而在磨削加工中实现塑性去除。同时，BIFANO等[13]采用显微压痕法在静态缓慢加载条件下建立了适用于先进陶瓷普通磨削时的脆-塑转变临界切厚模型。但在超声辅助磨削过程中，工具、工件间的接触状态与相对运动状态均发生了显著变化，磨粒与工件间存在高频变化的强冲击作用，相应地材料去除机理也必将受到影响。……