细长轴为工件长度与直径比大于20的轴类零件,细长轴主要用于机械连接、传动及配合,广泛应用于生活、机械、航天航空等领域。在普通切削加工中,由于细长轴长径比较大,轴的刚性差,轴向线性膨胀大,易受切削力、切削热的影响而产生弯曲变形,使得工件难以满足精度要求。为了解决细长轴车削加工的难题,将超声椭圆振动辅助车削的加工方式引入到细长轴加工中,超声椭圆振动是将一定频率和振幅有规律性地施加到车削单元上,使其获得脉冲式的冲击能量,如此刀具对其加工材料施加有规律且断续的冲击力,使刀具与工件重复做接触—分离的切削运动。当前国内外对基于背平面超声椭圆振动辅助车削实验研究较少,则对其进行实验研究具有重要意义,本文对超声椭圆振动辅助车削原理及特点进行了分析,通过多普勒激光测振仪测量超声椭圆振动辅助车削单元刀具的振幅,研究不同超声波电源功率下三个方向的振幅,为细长轴超声振动车削加工提供理论指导和实验依据。本文设计了有关细长轴(铝合金6061)超声椭圆振动辅助车削实验,进行了普通车削与超声椭圆振动辅助车削对比试验,对比了两种不同加工方法对切削力及细长轴不同区域表面粗糙度。通过三向动态测力仪(Kistler,9257B)、表面粗糙度测量仪与数码显微镜,研究了基于背平面超声椭圆振动辅助车削的切削力、表面粗糙度、表面纹理及切屑形貌。实验结果表明:在相同的切削参数条件下,超声椭圆振动辅助车削三个方向的切削力均小于普通车削切削力,并且随着振幅的增加切削力进一步降低。细长轴的中间区域表面粗糙度均比两端差,但超声椭圆振动车削沿细长轴长度方向的表面粗糙度的均匀一致性(通过表面粗糙度标准差系数体现)优于普通车削。超声椭圆振动车削加工后的表面纹路较普通车削均匀缜密,且断屑效果优于普通车削,普通车削形成的切屑为连续切屑,切屑缠绕严重,而超声椭圆振动辅助车削的切屑形状为断续切屑,随着振幅的增大断屑效果提高。此外对典型细长轴超声振动切削加工工艺进行了初步试验,针对两种不同尺寸及精度要求的细长轴零件,结合超声振动辅助车削加工工艺,采取不同的装夹方式,设计特殊的工装,制定不同的加工路线与加工方案,以达到图纸的尺寸与精度要求。