SiC陶瓷具有硬度高、密度低、耐高温和热导率高等特点,在航空航天等国防领域中应用广泛。目前,加工中使用金刚石砂轮对其进行磨削的加工方法应用最为广泛。然而,工具磨损快、加工效率低、加工表面/亚表面损伤等是SiC陶瓷磨削中普遍存在的问题。超声振动辅助磨削加工方法应用于以工程陶瓷为代表的硬脆材料加工中,在提高工件表面质量、延长刀具使用寿命、提高加工效率、减少加工成本等方面有着显著优势。但是,目前成熟的商用超声辅助加工机床主要来自国外进口,且价格昂贵。虽然国内相关高校在超声装备的研发方面取得了许多进展与成果,但多处于试验状态,还未能直接应用于现场加工。鉴于此,本文以超声辅助加工系统中的旋转超声刀柄为研究对象,针对超声振动单元与电能传输单元展开相关研究,主要完成了以下几项研究工作:(1)根据旋转超声刀柄的使用场合及要求,运用夹心式压电换能器设计理论,开展轴向纵振旋转超声刀柄的设计,建立刀柄结构和半波长超声振子的设计方案。运用有限元仿真软件对设计的超声换能器结构尺寸进行优化,通过超声元件分析仪对制造出的超声振子样机进行检测。针对夹持工具的材料和悬伸长度等,分析各因素对超声振子谐振频率的影响规律。(2)基于松耦合变压器的电磁感应效应原理,设计超声刀柄的电能传输单元。针对不同的原、副边补偿电路,结合旋转超声刀柄的结构和应用特点制定最佳补偿方式,通过试验对电路补偿效果进行检验。最后装配基于松耦合变压器非接触式电能传输的HSK型超声振动加工系统样机,并对旋转超声刀柄的谐振频率和工具末端振幅等性能进行测试。(3)开展电镀金刚石砂轮超声辅助磨削SiC陶瓷的表面粗糙度试验,对不同磨削参数下的磨削力进行测量,并对比在有无超声振动条件下磨削后的表面粗糙度,研究超声辅助磨削参数对磨削力及粗糙度的影响规律,验证旋转超声刀柄的振动加工性能。