现代科学技术的迅猛发展促使着新型材料领域的兴起,新型材料在市场中所占的地位越来越突出。特别是航天、航海、电子、国防等现代工业部门对于具有高性能的新型材料更是迫切需求。这些新材料具有高的应力应变、高硬度、高脆性、耐磨耐腐蚀等特点,更能适应现代尖端产品的性能。虽然这些材料有着良好的机械性能,却给传统制造业带来了极大的挑战。新的制造技术也在新型材料的驱动下不断涌现。超声振动辅助加工就是新型制造技术当中的一个主要代表。超声振动辅助加工是将高频率、小振幅的超声简谐运动与传统的制造技术相结合的一种特种加工技术。超声振动辅助加工按照振动施加的方式可以划分成单方向振动辅助加工和正交式振动辅助加工。通过施加超声振动,在加工的过程当中改变了刀具和工件两者之间的接触方式,促使切削力和表面质量均有一定程度的改善。切削过程中由于刀具在工件上进行高频率的简谐运动,工件表面上会被加工出具有一定规律的表面微观织构,这些织构随着加工参数和振动参数的不同会呈现出很大的差异,同时也会对表面的性能产生很大的影响。本文利用有限元仿真和实验研究的方法分析了超声振动辅助铣削加工的过程以及切削表面形貌和性质。分析了超声振动辅助铣削加工的运动轨迹和受力情况。利用切削仿真软件AdvantEdge对加工过程仿真进行了具体的实现。包括加工参数的设置,材料本构参数、失效参数以及刀具和切屑接触模型的设置。将超声振动加工与传统切削过程相对比,对比分析研究了切削加工中应力、应变、温度、切削力等参数。变幅杆是超声振动辅助加工过程中非常关键的单元。为了保证其在使用过程中的稳定性能,对变幅杆进行了振型分析和扫频分析。振型分析获得变幅杆的不同阶共振频率和模态响应。扫频分析研究其在外加超声振动载荷下的位移变化情况,提取变幅杆的端面位移,最终求解出变幅杆的放大倍数。对铝合金2A12、45钢、Ti-6Al-4V三种材料进行超声振动辅助铣削实验。分析切削速率、每齿进给量以及超声振动的幅度在加工过程中对切削力和表面质量的影响规律。为了研究超声振动辅助铣削加工对切削表面形貌的影响,通过使用超景深显微镜、扫描电镜等设备对微观表面形貌进行了分析,结果发现,超声振动的施加可以使得表面上形成各种有规律的微观织构,这些表面织构随着参数的不同而表现出较大的差异。因此研究了切削速率、每齿进给量、振幅对表面织构的影响。表面织构是决定表面性质的关键因素。超声振动辅助铣削加工出的表面具有各种明显特征的微观织构。为了探究其对表面性质的影响,以Ti-6Al-4V作为分析对象,探究超声振动辅助铣削加工的表面织构对表面性质的影响。表面的亲疏水性能、抗摩擦磨损性能是表面的重要性质,在现代行业当中尤为突出。因此重点分析了各种加工参数下的表面织构的亲疏水性质和抗磨性能。进行了接触角实验和摩擦磨损实验。接触角实验主要研究了水的接触角,摩擦磨损实验分为干摩擦和润滑脂摩擦两种。同时,为了研究表面织构与表面性质的关系,分析了接触角、摩擦系数等随表面粗糙度的变化规律。表面减阻也是表面的一个重要性质。通过简化处理建立表面的微观形貌模型,对表面进行了流场分析,研究不同表面形貌对于减阻效果的影响。