SiO₂气凝胶材料作为优质纳米材料,具有高孔隙率、强疏水性、低导热性能等特点,在许多领域均有广泛的应用前景。由于SiO₂气凝胶材料结构特殊,属于典型难加工材料,普通机械加工方法容易使材料出现破损、碎裂、表面毛刺多等现象。目前SiO₂气凝胶零件多采用固化成型技术制造,然而固化成型技术制造成本较高、制备工艺复杂,在一定程度上限制了SiO₂气凝胶材料的应用。因此,本课题针对采用机械加工方法对SiO₂气凝胶零件进行切削加工的问题,引入超声加工方法,以超声车削SiO₂气凝胶为研究对象,设计合理的切削方法及装置,并通过切削力试验验证了超声切削SiO₂气凝胶材料的可行性与优越性以及各个切削参数对切削力影响显著程度。本课题主要研究内容如下:（1）根据SiO₂气凝胶材料特点以及超声振动特性,研究并设计了在施加超声纵振时刀具垂直进给的切削方法,并根据这种切削方法设计了配套的切削进给装置。其次为满足SiO₂气凝胶材料切削加工方法并使刀具切削刃部更加锋利,在普通刀具结构基础上对刀具切削部分结构做出进一步设计。（2）根据超声振动原理,设计了超声车削SiO₂气凝胶材料振动系统,设计包括运用夹心式压电换能器频率方程,计算得到具体结构尺寸,再采用机械四端网络设计带切削刀具的超声变幅杆。最后对设计完成的振动系统进行仿真分析,确定刀具承受载荷情况及系统实际工作频率和振动情况,分析振动系统整体位移分布,在位移节点处设计固定法兰。（3）对SiO₂气凝胶材料进行了超声车削试验。在施加超声与不施加超声两种切削情况下,进行了单一参数变化对比试验,主要研究在切削SiO₂气凝胶材料时,施加超声切削方式对切削力显著降低的效果。再利用正交参数试验,采用直观分析与方差分析方法,分别对切削速度、切削深度及进给速度三个切削参数对切削力变化影响显著程度进行分析,研究各个参数值改变时,对切削力变化的贡献率,并依据对试验结果地回归分析得出切削力经验公式。最后在施加超声与不施加超声两种情况下,对比SiO₂气凝胶零件已加工表面质量,分析不同切削方法对零件表面质量的影响。