细长轴指长径比(长度与其直径的比值)大于20的轴。其在航空航天、汽车、工程机械、军工等领域有广泛应用。由于其径向刚度低,在车削加工时受径向切削力的作用容易发生挠曲变形,加工后产生“腰鼓形”误差。针对细长轴难于车削的特点,以铝6061细长轴为研究对象,引入超声振动这种新技术,建立超声振动车削细长轴挠曲变形数学模型；在对普通车床进行改造的基础上,搭建超声振动车削系统进行实验,研究了切削用量对细长轴挠曲变形最大值的影响并建立了其经验公式。建立了细长轴受径向力变形的数学模型,利用正交实验的方法建立了超声振动车削铝6061的径向车削力经验公式,将两公式联立得到了超声振动车削细长轴的挠曲变形模型。研究切削用量和长径比对细长轴挠曲变形的影响进行了数值仿真并通过有限元仿真软件对数值仿真结果进行了验证。为了建立超声振动车削系统,分析研究了车削机床、超声波发生器、刀具的选择。对换能器进行了设计,并设计了一种多段式变幅杆。对设计的变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,并研究了车削刀具的刀尖伸出长度、刀具后角、刀具材料和刀具形状对变幅杆共振频率的影响。设计了专用刀架,对整个超声振动系统的刚度进行了有限元分析验证了其刚度满足使用要求。搭建超声振动实验台并进行调试使其达到最佳工作状态。进行了超声振动车削细长轴的实验,研究了切削用量和长径比对细长轴刀尖处变形的影响。对比了超声振动车削和普通车削在细长轴刀尖处挠度、表面粗糙度、切屑形态这些方面的不同。得到了超声振动车削细长轴刀尖处挠度最大值与切削用量的经验公式,并对公式进行了回归公式检验。实验结果表明,超声振动车削能明显减小细长轴挠曲变形并显著降低细长轴表面粗糙度。