随着科学技术的发展,航空航天、精密光学等领域对零件的综合性能要求越来越高,使用较为普遍的不锈钢,钛合金,铝合金材料由于其强度刚度高,耐腐蚀性好等优良的机械性能引起了国内外研究人员的广泛关注。使用传统的车削方法进行精密和超精密切削加工时,存在零件表面加工质量差,发热严重,刀具易磨损等一系列缺陷;常规车削方式的加工现状导致多种材料在高精密场合的应用在一定程度上受到限制。近年来国内外学者研究发现,表面改性、超声振动辅助加工等方法有助于改善材料的切削性能。本文在一维超声振动辅助加工系统及双激励二维椭圆振动辅助加工系统设计原理的基础上,设计了振动换向式振子,分析了超声振动辅助切削加工的分离特性,研制了可用于不锈钢材料加工的单激励二维椭圆超声振动辅助车削系统。主要研究内容包括以下几个方面:首先利用仿真软件研究二维椭圆超声振动切削不锈钢材料的切削机理,研究切削过程中切削参数对剪切角、切屑及平均切削力的影响规律;总结分析一维超声振动切削和二维椭圆超声振动切削技术的切削机理,主要针对其分离特性展开讨论。其次针对单激励二维椭圆超声振动加工装置的激励形式和对于凹槽类零件的加工特性,结合解析法和有限元法设计加工装置,实现精密和超精密椭圆超声振动辅助切削。最后使用阻抗分析仪和激光位移传感器分别研究振动装置的阻抗特性及刀尖处的振动特性,验证装置结构尺寸设计的合理性以及单激励换向方法用于椭圆振动轨迹生成的可行性。针对316L不锈钢材料设计切削实验,研究切削速度和不同的切削方式对于工件加工质量的影响。