钛铝合金在低压涡轮航空发动机中的应用越来越广泛,然而钛铝合金作为典型的难加工金属,使用传统的加工方式与切削工艺难以实现钛铝合金的高品质加工。本文采用超声铣削加工方式,借助试验研究与理论分析相结合的方法,从刀具磨损、表面完整性、铣削力和参数优化等方面着手,开展超声铣削钛铝合金的系统研究。通过正交试验研究了超声振动辅助铣削钛铝合金时铣削参数对刀具寿命的影响、通过单因素试验研究了刀具磨损随切削路程的变化规律。结果表明:各铣削参数对刀具寿命的影响程度存在显著差异,随着切削路程的增加,刀具磨损状况呈现出初期磨损、中期磨损和剧烈磨损三个阶段。刀具以粘结磨损为主,氧化磨损与扩散磨损为辅,并伴随有涂层剥落。超声振动的引入可以推迟材料粘结、氧化磨损等现象的出现时间,并显著提高刀具寿命。通过单因素实验研究了切削参数对超声铣削钛铝合金表面质量和表面层显微硬度的影响,得出结论:表面粗糙度随着铣削速度的增加先增大后减小,随着每齿进给量和切深的增加而增大,端铣时,超声电流的增加会提高表面纹理特征比,表面趋于各向同性;而侧铣状态下z轴振动的引入对表面形貌的改变较小,表面纹理特征比变化不大,相较于无超声加工,表面粗糙度有所降低。分析了刀尖运动轨迹、刀具与工件的相对运动关系,得到结论:轴向超声加工与传统加工在铣削力方面的差异主要由刀具—工件瞬时相对速度的变化引起,而非切削层尺寸的变化。通过单因素试验研究了端铣、侧铣方式下铣削参数对铣削力的影响规律,结果表明不管是端铣还是侧铣,铣削参数对铣削力的影响都表现出一定的规律性,在一定范围内,超声振动的引入可以有效降低铣削力。研究了超声铣削钛铝合金的参数优化,根据超声端铣时刀具寿命长但表面粗糙度增大的特点,建立了以刀具寿命和铣削效率为目标的钛铝合金粗加工双目标优化模型;根据超声侧铣能够降低表面粗糙度及铣削力的特性,建立了以表面粗糙度、铣削力为主要目标,加工效率为次要目标的钛铝合金精加工三目标优化模型,针对不同的目标函数组合给出了切削参数的选择依据。