世界科学技术的发展,推动了制造业的不断进步,对制造业的加工要求也越来越高,尤其是航空工业,其不仅体现在零件的加工精度,对零件的使用寿命也有着更高的要求。铝合金Al7050-T7451以其高强度、易于加工等特点被广泛应用于飞机制造业。铣削作为一种减材制造加工方式,加工后的铝合金表面会产生残余应力。残余应力能直接影响零件的疲劳强度、抗腐蚀能力和蠕变寿命,可以作为评判表面质量优劣的重要指标。因此,有必要研究材料表面加工引起的残余应力的分布。本文对超声纵扭复合振动侧铣铝合金以残余应力为主的表面质量进行研究,具体内容如下:1.研究了普通铣削、单向纵向振动铣削轨迹和超声纵扭复合振动切削刃轨迹及其切削特征。通过超声纵扭复合振动轨迹方程推导出一个振动周期内刀屑分离时间与周期之比,即占空比。分析了主轴转速、螺旋角和振动频率的变化对占空比的影响。2.首先建立了传统铣刀和变螺旋铣刀的超声纵扭铣削残余应力理论模型。随后基于CEL网格技术建立了超声椭圆振动正交切削仿真模型,比较了普通切削和超声切削对切削力和残余应力的影响,并研究超声加工中切削参数、振动幅值、刀具几何角度和切削液对残余应力的影响。为了真实模拟变螺旋铣刀和普通铣刀差异,建立了三维纵扭复合振动铣削模型。仿真结果表明:变螺旋铣刀加工后的表面有较大的残余压应力。3组建超声振动加工试验平台,研究采用变螺旋铣刀纵扭复合振动铣削对铝合金表面质量的影响。对比试验表明:与普通铣刀相比,变螺旋铣刀铣削后的表面有着较低表面粗糙度值。后续进行了采用变螺旋铣刀的超声加工正交试验和单因素试验。正交试验表明:对工件表面粗糙度影响较大的因子是每齿进给量和超声振幅;对切削力影响较大的因子是每齿进给量和切削深度。最后通过单因素试验深入分析了切削参数对切削力和表面粗糙度的影响。