小孔加工被认为是最困难的加工之一,国内外一直十分关注,并始终都在探索中.超声旋转加工是把刀具的切削作用和超声振动结合在一起的一种超声复合加工,是加工硬脆材料及深小孔的一种有效方法,具有良好的应用前景.该文在查阅和分析了国内外有关参考文献的基础上,针对小孔超声旋转加工振动系统及其换能器电端匹配技术开展了一些研究.适合小孔超声旋转加工的振动系统在满足声学性能和功率的前提下,应尽量减小振动系统的体积、重量、转动惯量并有较高放大比.基于此要求,研制了重量轻、体积小、转动惯量小、大振速比、大功率激励下不断裂的适合于小孔超声旋转加工的半波长振动系统,振动系统质量约0.235kg,长度约140mm,为小孔超声加工装置小型化及便携提供了可靠的保证.此外,考虑到加工中经常更换不同直径、不同材料的工具将引起振动系统的谐振频率漂移,该文给出了换能器与工具之间阻抗匹配的方法,并建立了工具阻抗匹配的数学模型,提供了更换工具的简便方案,且保证谐振频率不变.采用有限元模态分析方法验证了所设计的振动系统以及工具匹配的固有频率和振型.基于匹配的基本原理,分析了压电换能器在谐振频率附近的等效电路,并对其串、并联调谐电路的谐振特性以及串联匹配前后的相频特性进行了分析.基于静态调谐的不足,提出了换能器电端动态匹配,设计了匹配等效电感的接口电路并对其进行了仿真,针对该文的小孔超声换能器进行了动态匹配电感电路的参数设计.基于频率搜索的理论,提出了动态匹配条件下基于搜索电流最大值的电流反馈式频率跟踪方法,为实验阶段提供了理论依据和方法.针对该文研制的适合于小孔超声旋转加工的半波长振动系统进行了大量的实验,用主回路电流值表征工具振幅大小,研究了串联匹配电感对振动系统谐振特性的影响,采用换能器电端匹配实验与工具阻抗匹配实验进一步验证了设计的可靠性.