目前,钛合金材料以其优异的材料特性成为航空飞机机身部件及喷气发动机的压缩机零件中不可或缺的材料,但是传统的切削工艺已经难以满足钛合金高质量的加工要求,且刀刃易发生磨损。超声振动辅助加工是将超声振动与普通加工相结合实现周期性的接触与分离的断续加工,从而能够减小切削力、切削温度,因此,超声加工具有加工效率高、加工表面质量高以及绿色环保等优点。超声振动加工技术在车削加工中取显得著成果,并且在难加工的脆硬材料中体现出独特优势。本课题将对超声振动铣削加工钛合金进行研究,建立铣刀刀尖轨迹的数学模型,并对加工过程进行仿真与实验研究,寻求最优的工艺参数。本文的主要研究内容包括:查阅文献研究了超声振动加工国内外研究现状以及超声加工的优点,了解钛合金TC4的优良特性、应用领域以及加工中存在的问题,从而确定了本课题研究的目的和意义。建立在超声振动铣削钛合金加工过程中铣刀刀刃的运动轨迹模型和切削层厚度的模型,对加工过程速度特性和进给特性进行仿真研究,验证进给特性与铣刀刃数的关系,为实现超声振动铣削钛合金实验提供理论基础与条件。运用分析软件Abaqus对超声振动铣削钛合金加工过程进行仿真,通过对比比较应力应变及铣削力探索超声振动加工的优越性,并为下面实验提供可参考的数据选择。在TH5650型立式镗铣加工中心搭建实验平台并进行实验,研究超声振动铣削与普通铣削产生的铣削力在不同工艺参数下的变化规律,验证仿真结果的正确性,并推理出在超声振动铣削加工中铣削力的指数模型,对不同参数下产生的铣削力进行预测及多个工艺参数交互作用下对铣削力的影响。通过试验对比普通加工得出超声振动加工后表面质量的优越性,通过单因素实验研究表面质量在不同参数下的变化规律,获得超声振动加工对钛合金TC4的表面加工质量的影响规律。通过正交试验并对实验结果进行分析获得最优工艺参数组合。