7075铝合金作为商用优质合金之一具有良好机械性能,在商用飞机上的使用量已经达到了飞机结构质量的80%以上,航空用的铝合金对强度、硬度、韧性、抗疲劳性、塑性有较高的要求,用常规车削（Conventional cutting,CC）加工7075铝合金极易产生变形缺陷,导致产品质量下降,甚至成为废品。超声椭圆振动切削（Ultrasonic elliptical vibration cutting,UEVC）技术的应用解决了提高难加工材料表面质量的难题,UEVC特殊的加工方式可以使金属切削获得更佳的工艺效果,不仅能够降低切削力和切削温度,抑制积屑瘤的形成,而且能够改善铝合金在切削速度较高时的粘刀现象,有效提高铝合金的表面质量。本文以7075铝合金作为研究对象,对UEVC运动学特性进行了分析,采用有限元仿真和实验相结合的方法对CC和UEVC的切削性能进行对比研究。首先,从超声椭圆振动技术的原理出发,通过理论计算分析了UEVC的运动轨迹,给出了一个周期内刀具-切屑-工件的接触和分离过程;探究了切削过程中切削速度的变化情况以及形成分离型UEVC允许的临界切削速度;根据切削过程中前刀面的受力情况,建立了切削力学模型;研究了UEVC的表面形成机理,从理论上分析了切削参数和振动参数对表面粗糙度的影响。其次,根据所选的工件和刀具参数,运用Abaqus仿真软件建立了切削模型;以7075铝合金为基础建立了仿真过程中需要的材料模型、接触-摩擦模型和热传导模型;研究了UEVC切削过程中刀具的磨损过程以及切屑分离的必要条件,为后续的有限元仿真计算过程提供必要前提。再次,采用单因素实验法,通过改变切削过程中的切削速度、背吃刀量、X方向振幅和频率四个重要参数,对比分析了CC和UEVC过程中切削力、切削温度、残余应力的变化情况;运用实验验证了仿真的准确性,研究表明实验结果与仿真结果具有一致性。在相同的加工参数下,通过实验发现UEVC的平均切削力降低了68.5%,最高切削力降低了51.5%;前刀面的平均温度降低了5.8%,刀尖的平均温度降低了11.6%;对工件表面的残余应力进行仿真发现,在相同加工参数下,UEVC的平均残余应力降低了28.9%。最后,对7075铝合金的表面粗糙度进行了实验研究,采用单因素实验对比分析了CC和UEVC过程中表面粗糙度随着主要参数的变化情况;通过信噪比寻找出对表面粗糙度影响最显著的因素并且预测了最佳参数组合;研究发现运用田口法的信噪比进行参数优化是可行的。实验结果表明,UEVC的表面粗糙度远远低于CC,UEVC的表面纹理更加均匀且纹路之间的距离更加紧密,CC的表面纹理层次不齐;UEVC的切屑比CC的切屑更薄且更易折断;CC前刀面磨损更为严重,因此UEVC能够获得更好的表面质量。