随着科学技术的发展,功能、结构复杂,可靠性高的微小型产品需求不断增加,微铣削技术因具有高效率、高柔性、能加工复杂三维形状和多种材料的特点被广泛关注。但是,由于微铣削加工过程中存在颤振、刀具磨损等不良因素,工件表面加工质量、刀具寿命等受到一定影响。针对微铣削过程中存在的上述问题,本文采用超声振动微铣削复合加工技术,并对其振动系统的振动特性进行了研究。首先,本文从理论上对变截面杆一维纵向振动和扭转振动进行了研究,并基于其波动方程,通过给定的边界条件和初始条件,推导出了换能器和变幅杆的理论计算模型,设计了适合微铣削加工特点的半波长超声振子,并建立了微铣削超声振动系统。其次,基于有限元方法对纵振和扭振变幅杆的振动特性进行了研究,并分析了其结构参数对工作模态的影响。在此基础上对两类变幅杆的结构进行了优化设计,并分析了其结构优化后的动态响应特性。同时,由于目前对于扭振变幅杆的研究较少,本文针对不同形状和材料的扭振变幅杆的振动特性进行了研究,为扭振变幅杆的设计提供了依据。再次,针对微铣削在刀具上加振困难的特点,提出并设计了超声椭圆振动工作台。讨论了椭圆振动工作模态的选择及其激振原理,并建立了椭圆振动轨迹的运动学模型。采用有限元方法对超声椭圆振动工作台的结构进行了设计,并研究了其振动特性,得到了椭圆振动轨迹,进而从仿真层面验证了上述理论分析的可行性。最后,通过超声微铣削实验,分析了切削用量对切削力的影响;将超声振动加入前后切削力和表面粗糙度的变化进行了对比,并得到了相关结论。