红外透明陶瓷多晶镁铝尖晶石（MgAl2O4）以其优异的光学性能、机械强度以及高温稳定性使其成为应用于极端环境下的光学关键部件的理想材料,但是其稳定的化学结构及晶体结构也带来了极大的加工难度:高脆性使其在加工过程中极易造成表面脆性损伤,不易实现低损伤的塑性域加工表面,而其高硬度和弹性模量又会带来较大的刀具磨损,这些因素都使其成为高硬脆性难加工材料的代表。虽然镁铝尖晶石的合成制备技术经过几十年的发展已经逐渐成熟,所合成镁铝尖晶石的光学指标已经能够满足应用需求,但是其光学表面加工技术仍然面临许多亟待解决的问题,究其原因是由于两研究领域之间的桥梁,即材料力学性能、材料去除及损伤机理、基础加工工艺探究尚处于初级阶段。本文以实现尖晶石高表面质量、低损伤切削加工为目标展开了一系列研究。论文的主要内容包括以下几个方面。通过纳米压痕、维氏压痕对镁铝尖晶石进行了基础力学性能研究,得到了材料的纳米硬度、显微硬度、弹性模量、断裂韧性等关键力学性能参数;在压痕实验中,通过声发射系统在位监测及表征观测了其压痕损伤行为,研究了材料的裂纹损伤萌生及扩展规律。开展了镁铝尖晶石基础切削实验,得到了材料的脆塑转变临界切削深度,根据尖晶石表面损伤特征分析并验证了其脆塑转变机理,通过透射电镜表征方法观测了尖晶石加工表面晶体结构变化,通过建立晶体学模型研究了切削表面形成与损伤的晶体学机理。切削镁铝尖晶石关键工艺参数的优选。通过基础切削实验优选了能够实现镁铝尖晶石塑性域切削的临界切削深度。研究了具有不同前角的圆弧刃刀具对镁铝尖晶石的表面加工效果,分析了前角所造成的不同载荷应力场分布对切削表面加工塑性增强效果及损伤效果的影响,并通过透射电镜表征临界切削区域,研究了在加工过程中负前角刀具产生的局部压应力对尖晶石晶体结构的影响。建立了有限元切削仿真模型模拟了尖晶石跨晶粒切削以及不同前角切削过程,分析了应力场分布以及表面损伤模拟结果。对比研究了常规切削与椭圆超声振动切削镁铝尖晶石的材料去除机理及表面质量。通过分析椭圆超声振动切削中的刀尖振动轨迹特征探究了各超声振动参数对轨迹的影响,根据轨迹特征提出了椭圆超声振动加工的材料去除模型,分析了影响切削表面形成的关键振动参数及切削参数,并提出了针对镁铝尖晶石临界脆塑转变切削深度的数学模型。通过改变切削参数,优选了椭圆超声振动切削中刀具前角及名义切削速度。在前期基础研究结论的基础上,根据优选的未变形切屑厚度、刀具角度参数,对镁铝尖晶石表面进行了切削加工,通过分析镁铝尖晶石切削表面粗糙度、表面形貌误差,对比研究了具有不同圆弧半径的单晶金刚石刀具对镁铝尖晶石的切削能力,实现了10 mm口径表面的塑性域、低损伤切削;继续使用椭圆超声振动切削镁铝尖晶石表面,进一步提高了表面质量与降低亚表层损伤。分析了金刚石切削镁铝尖晶石过程中的刀具磨损及刀具使用寿命。提出了围绕切削镁铝尖晶石工艺的“正前角刀具切削加工—负前角、大圆弧半径刀具塑性域切削加工—椭圆超声振动辅助切削加工”工艺流程。