陶瓷、硅、蓝宝石、高温合金等许多先进难加工材料在光学、半导体、航空航天等领域得到了广泛的应用。但这些材料往往加工起来非常困难,对其高效、高质量加工方法的研究一直是制造领域的研究热点。超声加工是加工此类材料的关键技术之一,具有加工效率高、生产成本低、易于实现大批量自动化生产等优点。本课题设计了旋转超声加工(Rotary Ultrasonic Machining RUM)附件装置,并把其安装在五轴加工机床上,为上述先进材料复杂零件的加工提供了可靠的平台。该加工装置不仅局限于钻孔和铣槽加工,还可加工形貌和结构更为复杂的先进材料零件。本文在总结分析硬脆材料加工诱导崩边断裂机理基础上,构建出了加工诱导崩边断裂三层次模型分析框架。并采用有限元方法对旋转超声钻孔和铣槽崩边断裂机理进行深入分析,提出分别采用增加辅助支撑和改善刀具路径方法来解决钻孔和铣槽崩边断裂问题。将此崩边断裂控制方法进一步推广到硬脆材料复杂零件加工上,并取得了较好的效果。除了研究硬脆材料的旋转超声磨削加工以外,本文对旋转超声铣削金属材料也进行了初步的探索。由于铣刀的螺旋结构,其振动形式与磨削完全不同,导致了其加工机理也具有一定的特殊性。实验表明,在一定条件下旋转超声铣削相比传统的铣削具有更小的切削力。为深入研究旋转超声铣削的机理,本文用Pro/E建立铣刀三维模型,构建了铣刀的通用刃线模型,采用有限元对铣刀进行模态和谐响应分析,为进一步优化刀具的参数提供了坚实的基础。