碳化硅陶瓷以其优异的物理性能被广泛应用在国防军工、航空航天和汽车等领域,但由于碳化硅陶瓷具有硬度高、脆性大等特性,使传统的机械加工方式难以获得较高表面质量及加工效率。而超声辅助加工技术不仅可以显著降低切削力、减少加工表面损伤及延长刀具使用寿命,而且具有加工表面质量好、加工效率高等显著优势,被认为是加工碳化硅陶瓷最有效方法之一。本文针对碳化硅陶瓷加工难点,将纵扭复合超声磨削技术应用于碳化硅陶瓷的超精密加工中,通过对纵扭复合超声磨削系统的相关技术研究,建立了一套新型纵扭复合超声磨削系统。并对纵扭复合超声磨削系统稳定进行了研究,以期为纵扭复合超声磨削加工碳化硅陶瓷等硬脆材料时,避免因颤振问题而制约加工表面质量,提供必要的理论依据。本文基于四端网络法设计了一种新型纵扭超声变幅杆,并推导出纵扭超声变幅杆螺旋槽处任一点处的扭矩公式,在此基础上对所设计的螺旋槽式纵扭变幅杆进行有限元模态和瞬态力学分析,模拟出其共振频率、振型及纵扭转换效果。通过振动特性分析发现:所设计的纵扭复合超声磨削系统谐振频率为34.4KHz,其纵振振幅和扭转振幅分别为7.5μm、5.2μm。通过分析刀具在加工过程中的运动轨迹,建立纵扭复合超声磨削系统的二维非线性动力学模型,并根据系统的微分方程,推导了临界磨削深度和主轴转速的表达式,利用MATLAB软件对其进行数值计算,绘制了纵扭复合超声磨削系统的稳定性叶瓣图,根据稳定性叶瓣图,合理选取磨削参数进行加工试验。最后通过碳化硅陶瓷试验研究,分析不同磨削参数下对工件的磨削力、表面质量及微观形貌的影响规律,结果显示:不同磨削参数对磨削力影响大小顺序依次为磨削深度、主轴转速、进给速度。同时,通过对比两种加工方式下的工件表面微观形貌可知,纵扭复合超声磨削相比于普通磨削加工工件表面质量更好。