近几年越来越多的新型材料被广泛应用,其中非金属脆硬材料的使用量和用途明显增大。以陶瓷材料为代表,脆硬材料的优点为硬度高、耐磨、稳定性好、抗老化、耐环境腐蚀等。本课题通过在往复式金刚石线锯切割加工的基础上施加进给方向的超声波振动,对该装置的切割机理进行了分析,并进行了加工工艺的实验研究,比较具有实际参考意义。本文在电火花线切割机床本体结构的基础上,结合超声振动技术完成了该超声复合线锯切割装置的设计及切割工艺研究,主要内容如下：(1)建立金刚石颗粒与脆硬材料相互作用的力学模型,结合超声加工的振动理论,对材料去除的方式和理论切割效果进行预测。(2)完成线锯切割装置机床本体的改进工作；完成超声波发生器的构建；完成夹心式陶瓷换能器的计算组装,完成锥形超声变幅杆的计算。(3)为了进行材料的切割工艺研究,采用了一种可滑动夹具完成了压力恒定系统的设计；采用三维测力系统进行锯切力的测定方案设计。(4)以耐磨氧化铝陶瓷为加工对象,通过改变锯切加工参数对脆硬材料进行切割实验,研究锯切参数对材料去除效率和质量的关系。金刚石线锯超声复合切割装置完成后和实验装置设计后达到如下要求：机床本体调试时需要保证金刚石锯丝平稳的运动,通过数控编程可以实现金刚石锯丝在切割方向的自动进给、快速进退；机床主轴转速无级调节和线锯锯丝张力无级调节：有切削液自动循环装置。超声发生器其具有频率可调、功率可调功能,同时具备电路保护和频率跟踪功能。换能器和变幅杆安装完成后调试能够达到预期的振动效果,设计完成后超声振动频率为25kHz,功率为250W。测力装置稳定可靠,记录数据无异常。该装置主要的特点为采用了超声复合加工技术,施加超声和未施加超声振动的对比实验表明：施加超声后,材料的去除率提高1.5-2.5倍。另外,切割实验还表明：金刚石线锯在去除工件表面材料的过程中,线锯的移动速度对其影响较大,主要表现为线锯速度的提高会同时增加材料的去除效率和改善材料的表面形貌；线锯和材料之间的压力增大会提高材料的切割效果,但是会使质量下降；数据显示侧向压力的大小和线锯与材料的锯切力是一致的,因此结合理论分析的结果可以认为锯切力的增大会提高材料去除效果。加工时,施加切削液会明显的提高切削效率和切削质量。