单晶硅材料即硬又脆,属于典型硬脆材料。其具有半导体性质,能导电,但导电率不及金属。硅易于微型化,强度高,被广泛用于制备半导体,微电子光学设备和机械零部件,如在微机械领域,需要在硅基板上构建三维微通道及复杂型样。切削加工精度高、设备简单且加工不受尺寸的限制,但由于单晶硅的硬脆特性,切削加工时极易产生微裂纹及凹坑,造成表面质量下降。而高频超声振动辅助加工中的振动加工可有效避免微裂纹的产生,为单晶硅的高质量切削加工提供了可能。因此,本论文采用高频超声振动辅助加工系统及单晶金刚石刀具进行单晶硅的大切削量塑性域加工研究,并分析超声振动辅助切削硬脆材料的去除机理。本文首先分析了单晶硅的加工研究现状,总结了超声振动加工技术的研究进展及应用。如超声振动辅助切削可以提高系统刚度,以有规律的超声振动代替切削时材料去除的无规律振动,从而可以提高表面加工质量。其次采用刀尖圆弧半径1mm圆弧刃车刀进行单晶硅斜切实验及直线槽实验,通过分析临界脆塑转变切削深度、刀纹、切屑形貌及成分等对单晶硅的超声振动辅助材料去除机理进行了运动学分析和成分分析,并得出了运动学公式。同时为了研究刀具尺寸参数对超声振动振幅的影响,最后通过实验对比了切削深度、切削速度、超声振动振幅对单晶硅切削得到的微槽的质量的影响规律,分析了微刀具对单晶硅切削的影响。进而优化工艺参数,得出了直线槽的较好质量的一组参数对单晶硅进行了微结构的加工,获得了较为完整的十字槽及矩形凸台。