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钛合金具有优异的物理化学性能,在各个行业的应用越来越广泛。用于航空航天的钛合金复杂结构零部件,复杂曲面需进行精密的光整加工,但钛合金具有强度高、粘性大等特点,难以加工,并且这些零部件刚度低,在加工过程中工件易变形,同时对加工质量和加工效率具有很有要求。针对上述问题,超声辅助磁性磨料光整加工具有很大的优势,目前对于施加于轴向超声振动的磁性磨料光整加工机理还未揭示,需进一步研究,本文针对磁性磨料的运动过程和受力进行了分析,搭建了超声辅助磁性磨料光整加工试验台,研究了切削力、磁性磨料加工性能以及表面完整性的变化规律,揭示了超声辅助磁性磨料光整加工的超声作用机理。本文的主要研究内容和结果如下:(1)根据超声辅助磁性磨料光整加工的要求和特点,搭建了主电路和频率扫描跟踪电路,设计了超声波电源各组成模块,并进行试验调试,完成了超声波电源样机制备。根据超声振动系统的需求,设计了能量传输装置、换能器和变幅杆,并开展了变幅杆振幅和谐振频率测试试验。将超声振动系统集成在三轴数控雕刻机上,搭建了超声辅助磁性磨料光整加工试验台。(2)对比研究了超声辅助磁性磨料光整加工和普通磁性磨料光整加工钛合金时切削力和磁性磨料加工性能的变化规律。通过单因素试验研究,得出了两种加工方式下工艺参数,包括超声振幅、加工间隙、进给速度和主轴转速对切削力的影响规律。采用相同工艺参数,超声辅助作用下切削力增加2～4倍,随着超声振幅的增加,切削力呈线性增大趋势。对比了两种加工方式中磁性磨料表层金刚石磨粒密度和分布随加工时间的变化,试验得出:超声的冲击和空化作用加快了磨料的翻滚、更替速率,有效地提高了磨料总体利用率。(3)分别开展了超声辅助磁性磨料光整加工和普通磁性磨料光整加工钛合金材料直线扫描试验,对比研究了两种加工方式下表面完整性指标中表面粗糙度、表面形貌、显微硬度及表层残余应力的变化情况,分析加工显微特性和表面材料创成机制的区别,揭示超声作用机理。试验结果表明:在超声辅助作用下表面粗糙度值Ra降低了 60%,可达到74.6nm,加工效率提高了 4倍,表面形貌更均匀,表层晶粒被细化,表面显微硬度由392.2HV提高到450.6HV,表面残余应力由+68Mpa变为-34.1MPa。