近几十年来,碳纤维增强复合材料被广泛运用于航空航天、国防科技、汽车产业及健身医疗等领域,其中在航空航天领域所运用到的碳纤维复合材料对材料本身的质量有着极高的要求,在加工制造方面也有着极高的加工精度。传统的加工制造难以满足其要求。超声辅助加工是一种新型的特种加工方法,在加工过程中有着降低切削力、切削热,提高表面加工质量的诸多优势,适用于碳纤维复合材料的切削加工。本文评述了提高孔的加工质量的必要性,超声振动钻削技术的概念、基本原理及其特点,介绍了国内外的研究现状,指出该项技术存在的问题,并对其今后的研究方向作了展望。本文以超声振动钻削工艺系统为研究对象,采用理论指导、有限元仿真模拟建模、可行性验证、实例应用与综合评估相结合的方法,分析超声振动辅助切削碳纤维复合材料过程中切削力的变化规律,分析碳纤维复合材料制孔过程中材料去除过程,建立超声振动辅助钻削碳纤维复合材料有限元仿真模型,基于碳纤维复合材料微观结构(纤维、基体)的演变,对切削过程中加工参数与加工孔质量之间的关系进行了研究;搭建碳纤维复合材料超声振动辅助钻削实验平台,分析碳纤维复合材料超声振动钻孔加工中各切削参数对孔出口质量的影响规律。通过有无超声辅助钻削对比实验及仿真得出的结论如下:1)在相同切削参数下,超声振动辅助钻削比普通钻削产生的切削力普遍要小,其孔的加工质量普遍要好;2)在相同的切削参数下,超声振动辅助钻削切削力随着超声振动幅值的增大先增大后减小,基体开裂损伤演化的区域范围先变大后减小,孔的出口表面质量先变差再变好,因此在超声振动辅助钻削碳纤维复合材料时为得到更高质量的孔应选用合适的振幅;3)在相同的主轴转速下,随着进给速度的增加,切削力增大,基体损伤越严重,孔的出口表面质量出现的缺陷越严重;在相同的进给速度下,随着主轴转速的提高,切削力减小,基体损伤越小,孔的出口表面质量越好;4)在碳纤维复合材料的钻削制孔过程当中,其轴向切削力的大小会影响加工孔的质量,切削力越小加工出来的孔出口表面质量越好,反之越差。