功率超声珩磨加工过程中会在磨削区（由油石——切削液——缸套内表面组成）产生大量的空化泡。空化泡在磨削区的振动以及溃灭时释放的冲击波和微射流是诱发功率超声珩磨切削颤振的重要因素之一，同时也是研究功率超声珩磨磨削机理不可忽视的重要组成部分。本文以磨削区空化泡为研究对象，应用空化动力学、振动力学、流体力学、以及超声珩磨的基本理论，基于理论建模、数值模拟以及试验验证等手段，研究了磨削区空化泡动力学及其辐射声场，为揭示功率超声珩磨磨削区的空化机理提供了理论及试验基础。本论文的研究工作和主要成果有几下几方面：1．在简要阐述了功率超声珩磨和超声空化场国内外研究现状的基础上，理论计算了功率超声珩磨的辐射声场，并利用有限元分析的方法对油石表面的声场分布进行了分析。结论表明：油石表面的辐射声压大于切削液的空化阈值，磨削区发生了空化效应。2．利用Rayleigh方程的推导方法，考虑功率超声珩磨的磨削机理，特别是考虑超声珩磨速度和珩磨压力对磨削区超声空化的作用，建立了磨削区单个空化泡的动力学模型，根据速度势叠加的原理，建立了磨削区两空化泡的动力学模型。在此基础上，通过求解磨削区单、两个空化泡的共振频率方程，振动方程，速度及加速度的表达式，得到了磨削区单个、两个空化泡的辐射声压模型。3．对磨削区单个及两个空化泡的动力学规律进行了分析。结论表明：功率超声珩磨加工环境下空化泡的半径变化趋势要比普通超声空化的低一个数量级，并且空化泡的振动周期明显缩短。而磨削区两空化泡的半径变化趋势要比单空化泡的高一个数量级，而且其受不同超声谐振频率及相位的影响较小。4．数值模拟了磨削区单个空化泡的辐射声压模型，结论表明：磨削区单空化泡的初始半径对空化泡的辐射声压影响最大，其次是超声振幅与珩磨压力，超声频率对空化泡辐射声压的影响相对最小。而对磨削区两空化泡辐射声场进行数值模拟表明：磨削区两空化泡的辐射总声压值与较大空化泡的辐射声压值较为接近，超声振幅和距空化泡的距离对两空化泡的辐射声压影响最大，其次是珩磨压力，而超声频率以及空化泡的初始半径对两空化泡辐射声压的影响最小。5．利用超声波在固体表面的反射、折射以及镜像原理，建立了油石壁面附近单个、两个空化泡的辐射声压模型。数值模拟表明：油石壁面附近空化泡的辐射声压会受到距离和入射角度的不同程度的影响，并且随着空化泡与油石壁面之间距离的增加，空化泡的辐射声压值逐渐增大，但是当这一距离达到100μm时，继续增大空化泡与油石表面之间的距离，其辐射声压值反而会降低。此外，较大的空化泡对油石壁面附近任意点的辐射声压影响更大。6．提出一种试纸法定性测量磨削区空化声场的方法。试验测量发现：当PH试纸距离油石表面的距离为10mm，测量时间为120s时取得的结果为最佳。当超声波的频率为18.6kHz时，油石表面都出现了空化现象，而且油石表面中部的空化要比油石两侧的空化较为强烈；而当超声波的频率大于或者小于18.6kHz只是在油石两端空化的强度要大些，在油石中部的空化强度要弱一些。试验结果与使用功率声强测量仪定量测量磨削区的空化声场的取得的结果基本一致。