作为目前应用最广泛的金属材料之一,镍基高温合金常被用于高端零部件的制造与生产中。作为最典型的两个牌号,Inconel718和GH4169在高温合金材料中占有举足轻重的地位,这两种材料优良的综合力学性能使其在工业的各个领域都有广泛的应用。但镍基高温合金优良的材料性能也使其成为目前最难加工的金属材料之一。在切削加工镍基高温合金的过程中,切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、表面质量差和残余应力较大等是限制加工质量的主要问题。基于上述原因,本文设计一种方便安装于普通卧式机床上的椭圆超声振动加工（UEVC）系统对镍基高温合金Inconel 718和GH4169进行试验研究。从工件表面粗糙度、工件表面破损、前刀面和后刀面的磨损、切削力和残余应力入手对椭圆超声振动车削的切削性能进行了深入探讨研究,可为镍基高温合金材料椭圆超声振动车削的进一步发展和生产制造提供了充足的数据支持和理论基础。本文主要内容包括:（1）设计了方便拆装的UEVC工作头,对工作头各个组成部分进行有限元分析,并进行了结构优化。最后通过超声雾化法和不同材料的切削试验验证了该系统的可靠性。（2）利用该UEVC系统对镍基高温合金Inconel 718进行车削试验,并利用Taguchi方法对试验数据进行参数优化,找出了能获得最优表面粗糙度的最佳切削参数,并使用回归分析法建立了粗糙度预测模型。通过试验对比了 UEVC与普通车削（CC）情况下工件表面微观形貌和表面破损情况,同时还分析了切削速度、超声振幅比、进给量和切削深度对Sa和Ra以及表面破损的影响规律。（3）研究了涂层硬质合金刀具在UEVC加工Inconel718时的磨损机理,利用Taguchi方法对试验数据进行参数优化,找出了能获得最小后刀面磨损的最佳切削参数,并使用回归分析法建立了刀具后刀面磨损的预测模型。研究了涂层硬质合金刀具在椭圆超声振动车削镍基高温合金时前刀面和后刀面的磨损状况。最后分析了硬质合金刀具在CC与UEVC的经济成本。（4）研究镍基高温合金Inconel 718工件在加工与未加工时的残余应力变化情况,分析了各个加工参数及其交互作用对工件表面残余应力的影响变化以了解残余应力产生的热力学机制。通过响应面法建立了工件在椭圆超声振动车削后的残余应力的预测模型,最后使用线性最小化的置信域法找出了能获得最小工件表面残余应力的最佳参数组合。（5）使用金刚石涂层刀具在本文所设计的椭圆超声振动车削系统上对牌号为GH4169镍基高温合金进行车削试验,研究了切削参数对工件表面的粗糙度、切削力、切屑形态以及刀具磨损的影响,最后通过普通车削与超声振动车削的对比分析了超声振动车削GH4169的切削性能与总体优势。