先进陶瓷及其复合材料、光学晶体等先进材料在航空航天、国防、船舶、汽车、生物医疗等领域发挥着关键性作用。随着这些硬脆材料应用越来越广泛,加工问题接踵而至。旋转超声加工作为一种精密、高效的特种加工手段,逐渐成为硬脆材料一种最有效的加工方法,被越来越多的研究学者所关注。现有的旋转超声加工装置大多面向于表面加工和小尺寸纵深制孔,轴向长度较短,不能满足大型结构件深腔加工需要。同时旋转超声加工装置中,换能器的供电技术也有待完善,传统接触式碳刷滑环装置存在磨损、发热、积碳、易产生电火花等隐患;非接触旋转变压器存在装配精度要求高、不利于换刀等不足。针对以上问题,本文进行了以下几个方面的研究工作:1)研究并设计了一种适用于深腔加工的超长旋转超声加工主轴。提出了线传导超声振动系统技术方案,完成了换能器、变幅杆、传导线等主要部件的设计、计算与分析验证工作。2)基于电磁感应原理,建立了超声加工非接触供电系统的等效电路模型,研究设计了一种新型局部柱面感应旋转变压器。仿真分析了新结构旋转变压器主边磁芯角度和磁芯间隙对耦合系数的影响,从理论、实验两方面研究测试了新型旋转变压器传输性能表现。3)搭建了实验平台,对超声振动系统进行了阻抗测试、输出振幅测量;完成了非接触电路系统匹配实验。通过变输入功率实验,测试了旋转超声加工主轴振幅输出和传输效率稳定性。