钛合金具有比强度高、耐高温、抗腐蚀等诸多优良性能,被广泛应用航空航天、军工国防、民用制造等重要领域。但钛合金加工过程中冷硬现象严重、变形系数小、刀具磨损严重,属于典型的难加工材料。当前急需开发新加工工艺解决钛合金的加工难题,以期达到良好加工效果。超声辅助切削加工具有诸多优势,将超声加工与普通加工相结合,研究超声辅助铣削加工过程及加工结果具有重要意义,本文的主要研究内容和结果如下:理论推导了刀具轴向振动、工件水平方向振动和刀具纵扭振动时切削刃的运动轨迹,将侧刃视为斜角切削,得到了侧刃的临界分离速度,并且分析了不同超声铣削阶段的刀具受力与材料去除情况。建立了超声铣削时的切削力模型,搭建了不同振动方式下的超声铣削试验平台,进行正交加工试验和单因素加工试验,采用铣削平面内的切削合力来表征铣削力的大小,探究各加工参数对铣削力的影响。试验表明,铣削平面内各因素对切削合力影响的主次顺序为:每齿进给量（fz）>铣削速度（v）>轴向切深（ap）>纵向振幅（A）;对轴向切削力影响的主次顺序为:铣削速度（v）>纵向振幅（A）>每齿进给量（fz）>轴向切深（ap）。相较于普通加工,轴向超声振动可使切削力降低并且小于水平方向振动时的切削力,刀具磨损程度减弱。另外,通过对切削力进行频谱分析,为超声加工中实际振动频率的测量提供了一种可行方法。研究了刀具磨损对表面形貌和切削力的影响,试验表明刀具磨损的增加引起表面形貌改变和切削力的波动性增加,表面形貌和切削力亦可反映刀具磨损情况。研究了超声铣削过程中切屑形态的变化规律,在轴向或水平方向施加超声振动,锯齿化程度均随切削速度的增大而增加,随振幅的增大而减小。增加刀具轴向振幅可使锯齿形切屑向带状切屑转变,但过大的振幅会降低加工表面质量。探究了超声铣削加工表面的微观特性,发现表面微织构产生的根本原因是切削深度发生周期变化,所以相比于工件水平方向振动,轴向振动的施加更有利于微织构的生成。由于泊松效应,工件水平方向振动时,已加工表面沿着振动方向生成过渡分布的表面微织构。摩擦磨损试验表明表面微织构增强了工件表面的储屑性能,并能以更快时间达到稳定摩擦阶段。利用分形理论,对表面微织构的规律性进行了有效表征,特征分形维数越小,微织构的规律性越强,磨合时间越短。