超声振动加工在难加工材料方面的应用越来越广,而在镗削中的应用不多。声振系统性能的好坏直接影响到超声加工质量,而实验表明单激励振动仍不能满足不断提高的加工要求。针对超声镗削加工,设计一种实现纵扭复合振动的变幅杆,阐述了振型转换原理,进行了结构计算和运动分析,借助有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,为二维超声镗削声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。

对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究，该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先，基于等效电路法和传输线理论，研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律，得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方程组，并通过合理选择各圆柱段的长度，实现了纵扭同频共振。之后，基于环槽结构具有纵振耦合和扭振隔离的特性，对该换能器进行了简并设计，在其末端构造出了纵、扭简并节点，解决了法兰设置问题。最后，应用有限元软件ANSYS对简并后的超声振子进行仿真分析，结果表明超声振子纵扭共振的同频偏差率得到显著降低。

外加超声电源激励产生的复合振动输出模态作用于加工刀具上,从而改变实际超声加工过程中刀具相对于工件之间的运动状态,出现不同于传统磨削加工的运动特性,由运动合成原理,在分析纵扭复合振动作用下刀具切削运动轨迹特征及由此产生的加工特性下对普通磨削加工和复合振动超声加工进行磨削工程氧化锆陶瓷材料表面试验,提出了超声加工运动形式的不同所体现出的工艺优势,理论与试验结果表明超声振动下独特的运动形式体现出的加工特性会促进切屑排除,使得刀痕沟槽均匀,改善加工表面质量,突出超声加工工艺方法应用于精密及超精密加工的重要意义。