铌酸锂(LiNbO3,LN)晶体作为一种多功能材料,广泛应用于航空航天、电子等方面,由于自身存在脆性而不易加工等缺陷,很难加工出满足市场小型化、高频化等需求的工件。所以针对铌酸锂晶体加工过程中存在的问题,展开其高效加工技术及优化加工机理的研究具有十分重要的理论与工程实践意义。本文针对铌酸锂晶体脆性、难加工等问题,建立多物理场耦合模型,研究不同加工环境对铌酸锂晶体的影响规律,并以实验佐证,根据铌酸锂晶体特有的加工机理提出优化方案。(1)针对铌酸锂晶体本身所具有的压、热电效应,选用合适的偏微分方程组(PDEs)建立多物理场耦合的模型。模拟控制加工过程中的温度和电场,得出工件表面受到的应力的变化及变形位移的变化,探究工件中的温度场、电场的分布规律。(2)针对多物理场耦合前提下建立的铌酸锂晶片模型,通过数值仿真,观察在不同加工环境中得到的不同工件质量。在此基础上,各种加工环境互相对比,并与其他学者研究内容进行对比分析,提出相应的优化方案。(3)针对铌酸锂晶体自身结构缺陷,结合考虑多物理场耦合的铌酸锂晶体的数值仿真结果,选用Y切割铌酸锂晶片,分别搭建在磨削加工环境中添加温度、电场的实验装置,对晶片进行磨削减薄。根据实验结果进行分析,得到在不同加工环境下,铌酸锂晶体工件磨削后的表面质量及内部微观结构的变化情况。(4)结合多物理场耦合数值仿真数据,热电场引起的应力及变形位移分布规律,以及实验探究所得不同加工环境下工件的内部微观结构的变化,提出能够减小铌酸锂晶体由于磨削加工产生损伤的加工环境,使磨削加工更加高效,加工工件所受影响更小,以加工出更符合市场要求的工件,扩大其应用范围。研究结果表明,铌酸锂晶体由于自身的压电效应、逆压电效应和热电效应的作用,外加温度场和电场均会使铌酸锂晶体产生应力和变形位移,从而导致微观结构的变化。所以后续的优化工艺应为:降低磨削加工环境温度,并添加适当的电场,使铌酸锂晶体受到的不利影响降到最低,这对铌酸锂晶体的加工有着极其重大的意义。