光学玻璃、先进陶瓷等硬脆材料,具有强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀等优良性能,已在集成电路、光学仪器等高新技术行业得到广泛应用。固结磨粒套料加工在硬脆材料的掏棒和制孔工艺中起着重要作用。然而,由于硬脆材料套料加工的孔口崩边、加工表面损伤等缺陷仍未得到有效解决,制约了该技术的发展与应用。本文基于自主设计的深孔套料装备开展研究,通过对固结磨粒套料钻刀齿进行表面形貌测量,建立套料钻刀齿表面形貌三维模型,基于此对加工过程进行仿真分析,并结合K9光学玻璃套料加工实验,综合分析了材料去除机理、工艺参数对加工质量和磨削力的影响规律,为提高加工质量、选取合理工艺参数提供参考。依托自主设计的一套深孔套料加工装备,介绍其结构组成和工作原理。考虑到硬脆材料的加工特性,对普通车床的进给传动系统进行了改进,进而满足加工质量要求。结合该装备的工作运动方式和固结磨粒刀齿,分析了磨粒运动轨迹、磨粒磨削深度,为后续表面形貌分析和仿真奠定基础。提出了一种固结磨粒套料钻刀齿表面形貌的测量与建模方法。基于超景深三维显微系统对固结磨粒套料钻刀齿表面进行形貌测量,结果表明,磨粒形状近似为截角八面体,分布总体稀疏、部分磨粒密集分布,粒径和出刃高度服从正态分布规律。基于测量结果,将磨粒简化为截角八面体,在满足磨粒间互不干涉的条件下,令磨粒在刀齿模型表面随机分布,进而建立了符合实物特征的刀齿表面形貌三维模型。对K9光学玻璃套料加工过程进行有限元仿真。基于套料钻刀齿表面形貌三维模型、磨粒磨削深度模型和套料磨削运动方式,建立区域固结磨粒刀齿磨削光学玻璃有限元模型;通过磨削过程仿真,分析了材料去除过程和磨削力变化规律;通过改变主轴转速和进给速度,研究了不同工艺参数下对磨削力的影响规律。结果表明,法向磨削力与进给速度呈正相关关系,与主轴转速呈负相关关系。完成了 K9光学玻璃的套料加工实验。依托自主设计的深孔套料装备,使用固结磨粒套料钻对光学玻璃进行套料实验,并分析主轴转速和进给速度对材料去除率、出入孔口崩边、表面质量及磨削力的影响规律。结果表明,工件入口崩边和表面质量受工艺参数影响显著,高主轴转速、低进给速度有利于改善入口崩边大小和表面质量;出口处崩边均特别严重,表现为材料区域性崩碎断裂,受工艺参数影响较小。此外,通过磨削力实验值和仿真值对比可知,考虑刀具实际表面形貌的多磨粒加工过程仿真方法是合理有效的。完成了脆性材料套料加工的加工效率、加工质量、磨削力和工艺参数分析。