碳纤维耐热好,质量轻,强度高,模量高,比重是铁的四分之一,而比强度是铁的十倍,是一种非常理想的特殊材料。利用碳纤维以上优良性质,与树脂、金属和陶瓷等基体复合制成的高强度低重量的碳纤维复合材料更是具有优良的使用性能。碳纤维复合材料现在被广泛的应用于火箭、导弹、大型飞机等航天航空行业,以及化工机械、交通工具、桥梁道路、体育器械、纺织及医学领域。由于碳纤维复合材料的特殊结构和物理性质,传统的加工方法也逐渐无法满足其加工需求。加工过程中除了会引起分层、毛刺、撕裂等缺陷外,严重的刀具磨损、较高的切削力和切削温度使得普通的刀具使用寿命大大缩短。此外,碳纤维复合材料材料去除机理与普通金属材料不同,传统的加工方式很难获得较好的表面质量。大部分碳纤维复合材料加工中不允许加切削液,属于干式切削,没有切削液的冷却和排屑作用,进一步使加工条件恶化,工件加工质量更加难以保证。针对碳纤维复合材料以上加工问题,本论文设计制作超声振动系统,辅助传统磨削对材料加工性能和加工工艺进行研究。主要的工作和研究内容如下：1.搭建超声辅助磨削试验平台。根据加工试验要求和实际条件,设计超声发生器和超声结构部件,包括换能器、变幅杆和磨削工具等的设计,并对所设计的超声系统进行静刚度、径向跳动、工作振幅和频率的测量。在实验室立式钻铣实验台的基础上,安装超声设备和三维测力仪等测量装置,完成试验台搭建工作；2.设计超声辅助磨削和普通磨削加工中的磨削力的对比试验,得出磨削力随着超声振幅、主轴转速、进给速度和磨削深度等参数的变化规律,两种加工方法相比,超声辅助磨削的磨削力最大可降低约50%；同时对两种加工方式得到的表面质量进行了比较,超声辅助磨削的粗糙度值降低约为10%-30%。3.对超声辅助磨削的加工机理等进行了初步的探讨。通过观察加工过程中的工具堵塞、表面形貌和碎屑形态等,研究比较了超声辅助磨削和普通磨削加工过程中材料的去除方式的差异。4.进行碳纤维复合材料超声辅助磨削工艺试验,选取不同的加工工艺参数(进给速度、磨削深度、主轴转速、工具粒度等)进行正交试验研究,得到表面粗糙度随各加工参数的变化规律,对加工参数进行优化,得到了表面粗糙度Sa为1.154μm的良好表面。