功率超声珩磨磨削过程中常采用煤油或乳化液作为切削液,在超声波作用下磨削区会出现超声空化。空化泡通常处于非稳定状态,不断地膨胀、压缩甚至溃灭,当空化泡溃灭时会在磨削区产生冲击波和微射流等一系列非线性声学现象,这些现象已经在功率超声振动加工界引起可足够重视。基于空化效应来研究功率超声珩磨技术,对于完善功率超声珩磨磨削机理具有重要的现实意义。本文从磨削区空化产发生机理、空化泡动力学、空化效应及空化声场等方面来研究功率超声珩磨磨削区的空化。主要研究内容及结论如下：(1)揭示了磨削区空化发生机理。在珩磨头体的扰动下,连续的冷却液被离散成大量微小的液滴,出现少量游移的空化泡,进而在超声振动下发生超声空化。通过求解势流动伯努利方程和拉普拉斯方程,得出油石表面超声振动声压幅值远超过切削液的空化阈值,理论上验证了油石表面必然会发生超声振动空化效应,并进行了实验验证。(2)通过建立磨削区单个球形空化泡的模型,计算出空化泡完全闭合所需时间、气泡表面流体径向速度以及气泡闭合释放的冲击压力。在此基础上,对油石表面半球状空化泡群动力学模型进行计算,得出在接近泡群中心无量纲半径r’=70-80处,溃灭会产生明显的局部压力脉冲现象。(3)研究了空化产生的噪声、空蚀和颤振对功率超声珩磨的影响。利用声波的反射、折射和镜像原理建立了油石壁面附近单、双空化泡辐射声压模型,并对溃灭产生的辐射声压进行了数值模拟。通过计算空化泡群在壁面上溃灭时压力脉冲发生几率,得出空化泡群内只有少数大尺寸空化泡溃灭释放的压力脉冲才能导致固壁空蚀,并带来材料塑性和脆性破坏。建立了功率超声珩磨再生型颤振动力学模型,得出当考虑空化泡溃灭作用时,会加剧系统颤振的频率,而对功率超声珩磨颤振振幅的基本没有影响。(4)利用有限元分析方法,建立了谐振系统——流体介质——刚性圆柱形吸收边界的耦合声场模型,得出油石表面声压幅值与声场分布的关系：当谐振系统处于谐振动状态时,产生的声场均匀分布在油石座及油石外轮廓线上,出现了声压幅值的集中,油石表面振动空化强烈且分布均匀,主要集中在油石中部区域。这表明谐振系统声场的分布直接影响空化效应的强弱,而且通过声场的分布还能判定谐振系统是否处于最优振动状态,为谐振系统的优化设计以及振动控制提供了一种重要的技术支持。(5)通过弱酸试纸法定性测量了功率超声珩磨磨削区空化声场,得到了不同超声频率下声场分布,并定量测量出油石表面最大声压幅值为1.3MPa,验证了谐振系统声场有限元分析的科学性和可靠性。