超声椭圆振动切削是一种很有前途的超精密复合切削技术,已被证实为实现金刚石超精密切削铁基材料的一种有效手段。高稳超声椭圆振动切削装置是实现超声椭圆振动切削加工的关键,其发展趋势是高稳高频大振幅方向。本文旨在提出一款高稳高频大振幅超声椭圆振动切削装置结构,详细阐述其设计理论及方法,并进行超精密金刚石切削实验验证与工艺探索。本文的主要研究内容如下:（1）本文基于一维纵向振动理论和铁摩辛柯梁理论,提出了一种工作在二阶纵向振动和四阶弯曲振动模态的纵弯复合高频椭圆振动切削装置结构与振动原理,建立了装置的纵向振动及弯曲振动频率方程,并将传统解析法与矩阵传递法相结合求解得到了超声椭圆振动切削装置原始结构尺寸参数。（2）本文通过有限元仿真分析优化实现了装置的模态简并,装置采用双驻点进行支撑。然后进行了样机制造与测试,装置振动频率为41 k Hz,双方向全振幅能达到4μmp-p,在刀尖处产生了稳定的椭圆轨迹振动。随后本文进行了样机的装置外壳优化设计,同时搭建了集成化控制系统,优化装置的控制和提高其工作稳定性。（3）本文基于研制的样机进行了纯铁金刚石镜面切削实验,表面粗糙度达到Sa4 nm。并进一步应用该装置在模具钢上进行了菲涅尔结构超精密单晶金刚石切削工艺探索,成功实现了模具钢菲涅尔结构超声椭圆振动金刚石切削。随后提出了一种恒线速切削轨迹规划方法并进行刀补,探索了模具钢复杂微透镜阵列椭圆振动金刚石切削工艺。并进一步探索并实现了大后角刀具切削大斜率微透镜阵列的超精密制造。综上所述,本文围绕超声椭圆振动切削技术,进行了超声椭圆振动切削装置的结构设计与理论分析,研发了高稳高频大振幅椭圆振动切削装置,实现了铁基材料的金刚石镜面切削,并且探索了模具钢功能微结构的超声椭圆振动金刚石切削工艺,为超声椭圆振动金刚石切削装备与工艺提供了可靠的技术与经验支撑。