随着微电子、光电子、传感器技术和材料技术的日益进步,硬质合金、淬火钢、光学玻璃、陶瓷、半导体材料以及花岗岩等硬脆材料,因耐磨性强、硬度高等优良性能在电子、光学、仪器仪表、航空航天、国防及民用工业等诸多领域广泛应用。与其他加工方法相比,超声加工不依赖于材料的导电性又没有热物理作用,可有效避免产生热损伤和微细龟裂,故超声加工技术在陶瓷、硅等非金属硬脆材料加工方面有着得天独厚的优势。　　 本文中研究了超声加工技本的起源与发展状况,分析了超声加工技术的原理、特点以及主要应用,又介绍了超声加工装备的组成以及目前超声加工所面临的主要问题。重点研究了不同超声振动系统结构的研究现状,包括超声纵振系统、扭振系统、纵扭复合系统以及椭圆振动系统。　　 通过分析常用的机床加工方式,设计出一台多功能数控超声波加工机床。此机床可以进行磨料冲击加工、超声磨削、超声钻削以及超声铣削。机床的设计流程如下:首先确定机床的总体结构布局、总体控制布局和主要的技术指标；再进行部件设计,包括主传动系统、进给传动系统、床身、工作台、数控系统,工作液循环系统,以及超声振动系统设计。本文主要对主轴箱、刀柄组件、工作台、工具纵振系统和工作台纵振系统进行了设计,其他的部件均选通用件。　　 通过研究声学理论和波动方程,重点设计了工具纵振系统和工作台纵振系。所设计的部件包括换能器、变幅杆、工具和振动工作台,其中对工具进行了系列化设计,方便工具的选用和制作。　　 通过研究有限元理论,利用Ansys workbench软件对主轴箱、刀柄、工具纵振系统和工作台纵振系统进行了有限元分析。针对主轴箱和刀柄进行结构静力学分析,分析其结构设计是否满足机床使用的要求。而对工具纵振系统和工作台纵振系统进行谐响应分析,确定出端部最大位置幅值时的谐振频率。又对刀柄一工具纵振系统和工作台纵振系统进行模态分析,确定出纵向振动时的固有频率和放大系数。　　 最后介绍了所制作出的机床实体,介绍了机床外观、机床内部、控制箱、工作液箱和超声电源。重点介绍了刀柄一工具纵振系统和工作台纵振系统,采用阻抗分析仪对工具纵振系统和工作台纵振系统进行测试分析,将测试结果与有限元分析结果进行对比分析。对两种振动系统加载超声电源,测试其工作性能参数。