随着我国机械产业的不断发展，对精密及超精密机械零件的加工精度和表面质量的要求越来越高。尤其对钛合金、高温合金、不锈钢、高强度钢与超高强度钢、复合材料、硬脆性材料等难加工材料的加工以及一些工艺性较差的精密零件的加工，利用传统切削加工方法效率很低，有时甚至无法加工，而低频振动切削优越的工艺效果已为国内外专家学者和工艺师们所认可。目前国内外对超声振动切削研究较多，而对低频振动切削则研究较少，特别是针对低频振动切削冲击接触机理的研究更为鲜见，然而这一基础性研究影响着低频振动切削技术的应用深度和广度。基于此，本文从低频振动切削冲击系统模型、切削过程中局部应力变化、有限元仿真、切削实验及表面粗糙度预测这几部分对低频振动切削冲击接触机理及表面质量进行了研究。第一、低频振动切削冲击接触作用的非线性冲击系统模型研究本文从振动切削对材料的动态冲击接触作用入手，分析刀具对材料的冲击过程，构建等效冲击模型；根据Hertz接触理论，构建非线性冲击系统模型，并对该模型进行一定的简化后，求其解析解。根据应力波理论，研究冲击接触作用下应力波的产生及其在工件中的传播。利用冲击系统模型，求出冲击过程位移和力的变化以及稳态力作用所占总冲击力的比例变化，进而研究动态冲击对系统刚度的影响。第二、基于低频振动切削过程冲击接触效应——切削度和加工仿真的局部应力变化规律研究基于低频振动切削过程冲击接触特性，提出“切削度”这一概念用以刻划切削加工表面局部应力变化情况。基于对金属切削的材料非线性、几何非线性等问题的分析，研究低频振动切削的有限元法求解过程；建立低频振动切削有限元模型、摩擦模型、网格重划分等关键模型；基于低频振动切削过程动态冲击特性和有限元理论，利用非线性有限元仿真软件进行低频振动切削过程仿真，获取切削过程中同一节点区域的已加工表面应力变化值；研究在低频振动切削振动频率分别为150Hz与200Hz以及普通切削三种不同切削方式作用下同一节点区域加工表面的局部应力变化规律。第三、基于低频振动切削过程冲击接触效应的已加工表面微观形貌和切屑断面微观形貌研究基于低频振动切削实验系统进行低频振动切削和普通切削的对比实验研究。通过实验研究普通切削、低频振动切削振动频率分别为150Hz与200Hz三种不同切削方式下已加工表面洛氏硬度变化。基于对加工表面SEM图、切屑断面SEM图的观察，对比分析不同切削方式中振动冲击接触作用下，切削加工产生的不同效果。通过实验研究验证低频振动切削过程中工件加工表面局部应力变化规律，并从已加工表面微观形貌和切屑断面微观形貌的角度揭示低频振动切削过程中冲击接触对于工件的作用效果及机理。第四、基于低频振动切削过程冲击接触效应、最小二乘支持向量机原理以及低频振动切削本征参数实验的已加工表面粗糙度预测算法研究基于低频振动切削本征参数实验研究，选定预测模型输入参数，通过低频振动切削实验，获取切削参数和振动参数以及对应工件的表面粗糙度值。基于低频振动切削过程冲击接触特性、最小二乘支持向量机原理以及低频振动切削本征参数实验，建立低频振动切削过程中各振动参数和切削参数与表面粗糙度之间的预测模型及算法。通过与BP神经网络、SVM两种方法进行对比，研究基于最小二乘支持向量机的已加工表面粗糙度预测算法的性能。