超声加工由于具有不受材料硬度和导电性影响的优点,是硬脆性难加工材料的有效加工方法。但对于硬度高且韧性强的材料,其加工效率较低且工具头易磨损,而放电、电解加工具有不受金属材料本身力学性能的影响和加工过程中工具头磨损低(或无)的特点。将超声、放电、电解三种加工方式结合起来,可强化原有加工过程,提高加工速率,改善工件质量。研究发现,因超声振动系统负载的变化、换能器发热、工具头损耗等原因,尤其当加工深度和面积增大时,超声复合电加工过程的状态值难以保持稳定,基于此,本文提出了以下主要研究内容。文章首先分析了影响超声复合电加工的主要因素,超声振动是保证复合加工得以稳定进行的首要条件,频率和幅值对超声加工速度起到最重要的影响。加工间隙是影响放电、电解作用最关键的因素,较小的加工间隙可获得较高的加工精度,而超声复合电加工中,加工间隙与超声振动幅值、脉冲电压、电导率等密切相关。构建了超声复合电加工参数在线检测装置,包括超声振动装置、高频脉冲电源、磁悬浮工作台、同步斩波电源、信号检测与控制单元。设计了指数形和阶梯形变幅杆,定制了频率达100 kHz的脉冲电源,选用多种高速、高精传感器对加工过程参数进行在线检测,核心检测装置激光微位移传感器测量精度可达0.01 μm,最高采样频率392 kHz,采用研华PCI-1706U同步数据采集卡将传感器测量信号输送至计算机。使用数字电位器替代超声电源机械电位器,通过计算机与STM32单片机通讯控制数字电位器输出电阻,进而实现对超声电源电压的调节；使用RS232串口对激光位移传感器输入命令,实现对其参数的设置,通过定时自动归零消除环境造成的测量零面漂移。利用虚拟仪器技术及LabVIEW平台,编写了超声复合电加工测控系统软件,实现了数据采集、处理、存储及对加工状态参数的监测；基于VISA函数开发了串口通讯程序,设计了电压及激光位移传感器公差比较器值自动调节模块,可根据加工过程的幅值变化及时调整超声激励电压与改变HI、LO值。调试和完善了超声复合电加工系统,设计与制作微细工具电极,选用硬质合金YT15和YG8、不锈钢、压电陶瓷等材料,通过进行大量实验,分析各主要参数之间的相互影响关系及对加工效率、加工精度的影响。分别选用质量分数为3%、5%的亚硝酸钠溶液,对温度与电导率关系进行了试验与分析；针对指数形、阶梯形变幅杆组成的超声振动系统,进行了超声幅值与激励电压关系试验,采用最小二乘法对实验数据进行线性拟合,得出超声幅值与激励电压公式。采用单一超声对金属与非金属材料进行了加工试验,对比了人工调节与自动调节超声加工的稳定性；探讨了脉冲电源电压、频率对超声复合电加工效率与精度的影响,选取微细电极进行同步超声复合电加工试验,结果表明：完善后的复合加工系统更稳定、加工效率进一步得到提高。