随着微细孔在航空航天、精密机械、自动控制等领域的广泛应用,人们对微细孔的加工质量要求越来越高。超声振动钻削作为微细孔加工的一种新型加工方法,其工艺效果得到了广泛的认可。本文主要研究设计了超声振动钻削机床的主轴系统。从主轴系统的各组成部分出发,分别对超声波发生器、换能器、超声变幅杆、工具系统以及连接结构进行了设计。其中,变幅杆作为重要组成部分,对其结构进行了深入的研究。在设计时首先采用解析法对传统变幅杆进行分析,得出传统变幅杆加工性能不理想,再利用有限元分析方法进行新型变幅杆的设计与优化,最终得出满足加工要求的超声变幅杆。本文从能量的角度考虑,分析了能量传递规律,得出了影响超声振动能量传递的主要因素。文章最后进行了超声振动钻削实验研究,验证了超声振动加工的工艺效果。