随着全球工业技术快速发展，钛合金等高性能材料应用日益增多，这类材料具有优良的力学性能和抗腐蚀性能，但其切削性能令人失望，传统切削无法满足加工质量要求，而且不能保证较低的加工成本。为满足难加工材料高效精密切削的迫切需求，基于超声振动切削技术，文章开展轴向超声振动车削机理分析、数值模拟与实验研究。轴向超声振动车削是在传统车削基础上利用超声振动装置使刀具沿着工件轴向做简谐运动，从而改变刀具与工件之间原有的运动状态。通过了解国内外一维超声振动车削研究现状发现，大多数学者研究的超声振动车削都是基于刀具沿着切削速度方向做简谐运动，这一过程中刀具对工件持续高频冲击以及第三变形区内的后刀面与已加工表面往复摩擦易造成崩刃，严重影响切削加工结果。为了避免这一现象发生，文章基于超声振动切削理论、采用数值模拟和对比实验等方法对轴向超声振动车削工艺过程进行深入研究，主要内容如下：首先，分析轴向超声振动车削过程中刀具与工件间的运动关系，讨论不同切削参数对切削力、切屑形成的影响，理论分析得出当两倍振幅值大于等于进给速度（m r1）即2a S，并且相位差S2a时轴向超声振动车削能够出现断续切削现象。此外，分析轴向超声振动车削中刀具在进给方向与切削速度方向运动特点，建立了加工表面形貌三维模型。其次，基于数值模拟的关键技术，利用Abaqus有限元软件建立传统切削与轴向超声振动车削二维切削仿真模型。通过轴向超声振动车削数值模拟实现了断续切削，这与理论分析结果保持一致。此外，运用数值模拟预测了两种不同切削方式下切削区域应力、应变场分布，切削力、切削温度随切削参数的变化趋势。最后，安排传统车削与轴向超声振动车削对比实验，借助实验数据与模拟结果对两种车削方式下的切削力深入分析研究，得出轴向超声振动车削的断续切削过程能够降低了切削力。对比传统车削表面粗糙度结果认为轴向超声振动车削能够降低粗糙度值，并观测到与三维模型相似的表面微观结构。本文通过轴向超声振动车削过程分析，结合数值模拟与对比实验研究，证实了轴向超声振动车削钛合金具有降低切削力、改善加工表面质量的工艺特性。