近年来硬脆材料,尤其是非金属、非导电材料以及半导体等材料,例如玻璃、各种石材、宝石和硅晶体等,他们的硬度、脆性、耐磨性、抗蚀性和抗氧化性等都比较高,由于这些独特的性质,这些特殊材料在军用及民用工业等领域应用越来越广泛,相应的对加工要求也越来越高。因此,寻求一种高效率高质量的切割方法具有非常重要的现实意义。固结磨料线切割技术相对比于游离磨料线切割技术,具有效率高、切片薄、省材料和加工表面损伤小等优点。相关的研究和实验指出,施加超声振动切割的效率可提高2~3倍左右,并且可以提高切割精度和工具寿命。因此,本文提出了一种基于二维超声振动辅助下的电镀金刚石线切割技术(在工件上施加一个与切线平行的切向超声振动和一个竖直方向的超声振动)。本文以超声振动理论、压痕断裂力学、脆塑性加工理论等为理论基础,研究超声振动对磨粒运动轨迹的影响,分析临界切削厚度,探讨脆塑性加工转变的条件,建立脆塑性加工材料去除率模型,从理论上证明施加二维超声振动能够提高切割效率,改善表面质量。并利用自制的多线切割模拟机和二维超声振动台来进行实验验证。本文通过理论推导、模拟仿真、设备研制和实验分析等手段,对二维超声辅助多线切割技术进行了研究,其主要工作和成果如下:(1)推导出二维超声振动多线切割磨粒的运动方程,利用Matlab软件进行模拟仿真,分析二维超声振动多线切割中单颗磨粒的运动轨迹,并研究其表面创成机理,从理论上证明二维超声振动线切割优于普通线切割和一维超声振动线切割。(2)以压痕断裂力学、脆塑性去除机理为基础,建立单颗磨粒切削模型,并对切割过程中的脆塑性去除机理进行分析,给出单颗磨粒临界切削厚度模型以及切割过程中的最大切削厚度,建立二维超声振动线切割脆塑去除转变的临界条件,并且推导出了二维超声振动线切割的材料去除率模型,通过仿真得出,同时施加径向和切向两个振动时,材料去除率达到最佳。(3)根据超声振动辅助多线切割加工的总体方案设计,对超声波电源进行选型,超声波换能器、超声波变幅杆以及超声波振动台的材料选择和结构设计,最后加工并做出实体进行装配,为后续的多线切割加工实验做准备。(4)对超声波变幅杆以及超声波振动台进行模拟仿真研究、用Solidworks对变幅杆以及振动台进行建模并导入ANSYS进行模态分析和谐响应分析,通过模态分析确定变幅杆的固有频率,将变幅杆受到的载荷看成是随时间变化的简谐载荷并进行谐响应分析,分析变幅杆频率及振幅从而判断是否符合设计要求。通过对振动台进行模态分析以及谐响应分析判断振动台传递振幅的效果以及对工件上的振幅值进行模拟,并引用测振实验数据对模拟仿真的结果进行验证。(5)通过实验手段研究加工中各主要工艺参数(线锯走线速度、进给速度、超声振动幅度等)与工件材料去除速率、表面质量、线锯磨损的关系。探究超声振动对电镀金刚石线锯锯切加工的影响,从中总结工艺规律和特点。本文所研究的二维超声振动辅助多线切割技术,从理论上和实验上都说明能有效的提高切割效率,改善表面加工质量,并能一定程度上提高锯丝的寿命。因此,将其应用到实际工程应用中具有非常重要的意义。