超聲波車(chē)削系統適合于加工硬脆材料，可以加工復雜的三維型腔，而傳統的超聲波加工需要制作與被加工型腔凸凹相反的工具，所以工具制作非常復雜，工具的加工成本 高、周期長(cháng)而且存在加工過(guò)程中工具磨損嚴重等問(wèn)題，嚴重影響著(zhù)加工的精度和效率。

　　超聲波銑削是一種新興的超聲波加工工藝，它利用簡(jiǎn)單形狀工具，基于快速原型中分層制造思想，采用分層去除方法加工硬脆材料，具有工具制作簡(jiǎn)單，工具與工件 間宏觀(guān)作用力小，工具損耗能夠得到補償，可實(shí)現復雜三維輪廓的加工等特點(diǎn)，是具有開(kāi)發(fā)前景的超聲波加工技術(shù)。

　　本文在系統總結了國內外大量文獻資料的基礎 上，通過(guò)實(shí)驗研究與理論分析相結合的方法，利用自行改裝的超聲波銑削加工機床進(jìn)行了超聲波銑削加工實(shí)驗，對超聲波銑削加工機理與工藝進(jìn)行了深入研究，豐富 和完善了超聲波加工技術(shù)現有的理論成果。

　　超聲波車(chē)削系統在傳統超聲波加工工藝規律研究的基礎上，探索了在工具作高頻振動(dòng)和旋轉運動(dòng)以及機床進(jìn)給三種運動(dòng)綜合作用下超聲波銑削加工的材料去除機理。

　　加工過(guò)程中材料 的去除同時(shí)具有沖擊、磨蝕和空化三種作用，由于工具的旋轉運動(dòng)和機床進(jìn)給運動(dòng)，為壓痕裂紋的產(chǎn)生和擴展提供了有利條件，從而使得脆性材料的裂紋產(chǎn)生與擴展 可能性增加，材料去除率增大。

　　基于壓痕斷裂理論，建立了的超聲波銑削加工材料去除率理論模型，從模型可以看出材料去除率與加工靜壓力、磨料尺寸、濃度、工 具尺寸、工件材料性能等參數有關(guān)。 變幅桿的頻率方程是變幅桿幾何尺寸合理化設計的主要依據，針對現有的復合變幅桿理論公式只能表示出相鄰兩端桿間的關(guān)系，無(wú)法對各部分進(jìn)行全面分析的問(wèn)題， 從變截面的桿的波動(dòng)方程出發(fā)，利用四端網(wǎng)絡(luò )法，推導出帶圓錐和指數過(guò)渡段的階梯形復合變幅桿的頻率方程和放大倍數通用公式，該公式能夠表示出復合變幅桿三 段間的關(guān)系，便于復合變幅桿的設計和性能分析。

　　同時(shí)，設計并制作了圓錐和指數過(guò)渡的階梯形復合變幅桿，實(shí)驗表明，其他條件不變，改變復合變幅桿小端圓柱部 分的長(cháng)度L_3，對其頻率值影響很大，L_3長(cháng)度減小，頻率值增大，可以此對變幅桿進(jìn)行適當的修正。

　　研究了工具尺寸及材料性質(zhì)對變幅桿固有頻率和放大系數的影響，實(shí)驗表明，隨著(zhù)工具長(cháng)度、直徑的增加，變幅桿頻率f呈下降趨勢，欲使變幅桿安裝工具后頻率保 持不變，可適當減小變幅桿末端長(cháng)度再安裝工具。推導出安裝簡(jiǎn)單工具后復合變幅桿諧振頻率、振幅等性能的通用公式，為變幅桿及其加工工具的設計、制作提供了 理論依據。

利用改裝的超聲波數控加工機床進(jìn)行了超聲數控鉆孔的實(shí)驗研究，對超聲波數控鉆孔中存在崩邊現象、工具損耗嚴重、加工效率較低等問(wèn)題提出了改善措施。

　　分析了超聲波銑削加工中工具損耗現象以及損耗產(chǎn)生的原因和機理，實(shí)驗研究了各種加工參數對工具損耗的影響。通過(guò)分析比較得出，按運動(dòng)軌跡長(cháng)度進(jìn)行工具縱向 損耗補償的方法。