NOMEX蜂窝芯复合材料具有高比强度、低密度、耐腐蚀、抗疲劳、热稳定性好、优良的绝缘性能等一系列特性。该材料通常被制成夹层结构,并广泛应用于航空航天领域。传统的高速切削方法在加工蜂窝材料时,存在加工质量差、加工效率低、加工环境恶劣等缺点。超声切削技术作为近些年兴起的一项新型加工技术,其在蜂窝材料的加工方面具有较大的优势。超声刀具作为蜂窝材料超声切削中的执行元件,其结构尺寸与几何形状直接影响着材料的加工质量和精度。本文针对NOMEX蜂窝芯超声切削精加工阶段使用的圆片刀,建立圆片刀超声切削蜂窝芯有限模型,研究刀具前角、刀具后角、刀具直径等参数对圆片刀进给力和切削温度的影响。分析结果表明:在圆片刀超声切削蜂窝芯过程中进给力随着刀具前角和刀片直径的增大而增大,随着刀具后角的增大而减小,切削温度随着刀具前角和刀具直径的增大而增大,随着刀具后角的增大而减小;针对蜂窝芯粗加工阶段使用的直刃尖刀进行研究,建立直刃尖刀超声切削蜂窝芯有限元模型,并设计直刃尖刀超声切削NOMEX蜂窝芯试验,验证了仿真模型的正确性。采用单因素法,研究刀具长度、刀具刃角和刀具厚度等参数对直刃尖刀进给力和切削温度的影响。分析结果表明:在直刃尖刀超声切削蜂窝芯超声切削过程中进给力和切削温度均随着刀具长度的增大而减小,随着刀具厚度和刀具刃角的增大而增大。同时,建立直刃尖刀进给力和切削温度的数学模型,进一步解释了刀具参数对进给力和切削温度的影响规律。根据刀具参数对圆片刀和直刃尖刀的影响规律,对两种刀具进行结构尺寸优化设计。优化结果表明,优化后的圆片刀和直刃尖刀在进给力上分别降低28%和25%,在切削温度上分别降低了 4.6%和7%。