机械加工是现代制造业的重要基础,对国民经济、国防建设和高新技术等相关领域产生巨大的影响,一直以来受到学术界和工程界的普遍重视。近年来,随着科技水平的进步、应用范围的扩展、面向对象的多样化以及加工过程高性能和加工结果高标准的要求,无论是机械加工方法和工艺,还是机械加工设备,都得到了迅猛地发展,尤其是特殊结构和部件需求的日趋强烈以及新材料的不断涌现与广泛应用,对机械加工技术提出了更高的要求。因此,在发展传统加工技术的同时,一些特种加工手段应运而生,极大地丰富了机械加工技术的内容和内涵,其中超声辅助加工技术由于具有绿色、精细和高效等特点,受到业界的高度重视,成为了硬脆材料机械加工的主要手段。然而,超声辅助加工技术有车削、磨削和钻铣削等多种形式,目前在超声铣削加工过程中主要利用形状拷贝原理,将工具的形状复制在工件上,存在工具磨损大、加工效率低、加工表面完整性不好以及柔性加工能力差等问题,难以适合复杂型腔的加工应用。为此,本文提出开展超声辅助旋转钻铣加工机理及其系统的研究。在建立超声辅助旋转钻铣加工力学模型以及明确相关加工机理的基础上,设计开发了一套超声辅助旋转钻铣头及其驱动模块,重点解决超声能量放大、超声激励信号非接触耦合传输和超声工作频率在线自动跟踪调整等关键问题,确保加工头应用方便性及与母机联接实现高精密回转运动的同时,赋予其最优的超声辅助加工能力,为硬脆材料复杂结构的加工提供一种柔性的技术手段。具体研究工作包括：第一章,论述硬脆材料对现代工业的影响以及开展超声辅助加工技术研究的意义,系统总结该技术的研究现状及其发展趋势,明确目前超声辅助钻铣加工技术存在的问题,为本文的研究指明了方向,并对论文的研究内容及章节进行了安排。第二章,结合硬脆材料的特点,根据材料断裂力学理论,建立超声辅助钻铣加工力学模型,分析了相关加工机理,明确了材料去除率与表面完整性的影响因素,为后续的研究奠定了必要的理论基础。第三章,在确定超声辅助钻铣头及其驱动模块总体方案的基础上,分别设计了基于旋转极板电容的超声激励信号非接触耦合传输装置、超声信号能量放大机构以及主轴联接与刀具装夹机构,实现超声辅助旋转钻铣头机械本体的开发。同时,以DSP为中心测控单元,采用DDS技术产生工作参数程控可调的超声激励信号,并以该信号加载于超声换能器上的有功功率最大化为优化指标实现超声工作频率的自动跟踪,确保加工过程处于最佳的工作状态,开发出一种数字式的超声辅助钻铣加工驱动模块。第四章,将上述开发的钻铣头及其驱动模块与数控机床联机,集成一套超声辅助钻铣加工系统。并开展硬脆材料加工实验研究,实验结果体现出辅助钻铣加工特点,证实本文所提技术和研发装置的可行性和有效性。第五章,对全文的研究工作进行总结,对以后更深入的研究进行展望。