蜂窝芯复合材料是一种具有极高的比强度和比刚度、优异的耐疲劳性能、抗声疲劳和抗颤振能力的新型复合材料,且越来越广泛的应用于航空航天等领域。由于采用传统的高速切削方式已不能满足蜂窝芯复合材料的加工要求,数控超声切削技术在蜂窝芯结构件加工中具有的优势被认为是解决蜂窝芯材料高质高效加工的一项重要技术。而对采用蜂窝芯材料的复杂曲面进行超声切削加工路径规划的优劣程度将直接影响加工质量和加工效率。本文根据蜂窝芯复合材料特性及超声切削加工方式,以典型蜂窝芯结构件形成的复杂曲面——翼型直纹曲面为研究对象,建立翼型直纹面的曲面数学模型,并得到参数化曲面方程,保证了曲面曲率函数的连续性和可导性。参照曲面路径规划的传统工艺,采用行切法对其进行路径规划,保证了合理的走刀路线。超声切削加工蜂窝芯复合材料时常采用直刃尖刀和圆片刀两种刀具,分别用于前道加工和后道加工阶段。由路径的统一性,根据各自的加工路径和刀具位姿,采用横切法和纵切法两种走刀路径规划方法,通过超声振动参数、刀具参数与曲面特性参数计算相结合的方法,分别规划各加工路径的自适应走刀参数、建立加工误差的数学模型,通过适当增加直刃尖刀的摆角值和刀倾角值提加其加工效率;分析超声振动的运动特性,得到影响超声振动误差的因素为振幅值,从而影响其加工质量;根据不同的加工工艺和走刀形式,建立空间坐标系求解到控制刀具位置姿态的刀轴矢量,并检验刀具是否存在干涉碰撞和并提出相应的措施。基于上述路径规划的理论值,通过软件平台编程实现直刃尖刀和圆盘刀的路径规划,检验刀位文件的正确性以确定刀位规划的合理性。以表面精度、加工效率等为约束因素,由理论计算和实例分析验证两种途径,根据翼型曲面的曲面特性参数,通过对比最大加工误差与刀具路径总长度等参量范围值,选择最优的刀具加工路径。在加工误差允许的情况下,由计算和实例可得纵切法的路径长度为横切法的83%,故优先选择纵向行切法作为理想刀具路径。