圆度精度,作为机械加工中最常见的形状精度要求之一,对任何具有圆柱、圆锥、内孔和外圆的零件截面均提出加工精度要求。如何保证加工精度,减小圆度误差一直是传统车削加工领域中的经典难题。本文针对车削过程主要受切削力、切削热和刚度变化影响的特点,引入超声振动加工技术,建立超声振动车削圆度误差的数学模型;对普通车床进行改造,建立超声振动车削实验系统;研究切削用量对圆度误差的影响,建立超声振动车削下圆度误差的经验公式。根据圆度误差与工艺系统变形量的位置关系,在一定假设前提下,建立切削力的数学模型,计算工艺系统刚度,推导出振动车削下圆度误差与切削用量的理论关系模型;在数值仿真中,研究了切削用量对圆度误差的影响,并与普通车削进行了对比。为了建立超声振动切削实验系统,对超声振动装置中的发生器,换能器,变幅杆,专用刀架等进行了选型与设计;对超声振动系统整体刚度进行有限元分析,仿真结果表明在受切削力作用下的变形可忽略不计,满足使用要求;搭建超声振动实验平台,进行调试使其达到最佳工作状态。进行超声振动车削和普通车削圆度误差的单因素对比实验,研究切削用量和振幅对超声振动车削圆度误差的影响;对比分析振动车削和普通车削在圆度误差曲线、表面粗糙度、切屑形态方面的不同;建立圆度误差正交实验,得到超声振动车削圆度误差的经验公式,并对其进行了拟合优度检验、回归方程检验以及回归系数检验。结果表明,在实验条件下振动车削能明显减小圆度误差,且所建立的超声振动车削圆度误差经验公式比较准确,具有一定实际指导作用。