玉石作为中华民族的文化瑰宝之一,由古沿袭至今,已经深入到我们生活中的方方面面。目前玉石磨削加工主要还是依靠手工来完成。手工磨削玉石存在加工效率低,消耗时间长,且难大规模生产等缺点。而在玉石磨削过程中产生大量的粉尘,致使加工环境极其恶劣,长时间工作对工人的身体健康危害较大。超声加工技术具有加工效率高、加工精度高、加工表面质量好、适应范围广、对难加工材料适用性强等优点,广泛应用于陶瓷、玉石、玻璃等脆硬性材料。超声加工技术可以有效地避免手工磨削玉石产生的一些不利因素,能够解决手工磨削玉石中费时、费力、成本高等缺点。本文采用旋转超声波加工技术与传统磨削加工技术相结合的方法,根据加工要求,设计出一种基于工业机械手的超声振动辅助磨削加工装置。该装置具有结构简单、操作方便、自动化程度高等优点,能够实现对玉石高效、高质量、高自动化的研磨加工。对装置传动系统中的变频器及伺服电机进行选择,可根据加工需要调整不同转速;并对该装置超声振动部分进行选择与设计,根据现有超声加工装置,选用智能数控超声波发生器,超声变幅杆采用铝合金材料,利用ANSYS15.0 workbench对超声变幅杆进行有限元分析,观察在一定频率范围内超声变幅杆的频率及振幅变化情况,并选择合适的振动频率及幅值。分析超声振动辅助磨削加工机理,建立超声振动辅助磨削玉石表面加工模型,列出超声振动辅助磨削时单颗磨粒运动轨迹方程,利用MATLAB软件对单颗磨粒运动轨迹进行仿真,根据仿真结果分析单颗磨粒的运动情况。详细分析不同主轴转速、工件进给方式、超声振幅大小、超声频率大小、研磨头直径对单颗磨粒运动轨迹的影响。并对超声加工时磨削力进行理论分析,分析结果显示,与普通磨削加工相比超声振动辅助磨削能够减小磨削力,降低磨削区域的磨削热,降低研磨头的破坏,延长其使用寿命。根据仿真结果,利用超声振动辅助磨削装置对玉石表面进行磨削试验,观察加工前后工件表面去除特性、加工前后工件表面粗糙度值及表面形貌变化,对比普通磨削和超声辅助磨削的不同。通过单因素试验法分析主轴转速、工件进给方式、研磨头直径对玉石表面材料去除及工件表面质量的影响,得出最佳磨削方案。试验结果表明,超声振动辅助磨削能够提高玉石研磨加工效率,降低工件表面粗糙度值,工件表面具有良好的表面形貌。为进一步推动超声波加工技术在玉石磨削中的应用具有一定意义。