由于抗弯强度、抗冲击性能较差,聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具在切削加工硬度较高的淬硬钢材料时,易出现刀具耐用度差和刀具异常破损的情况。根据这一情况,本文将超声振动引入普通切削中,以期在保证优良表面质量的同时降低切削力和切削温度。本文致力于超声振动切削声学系统及PCBN刀具超声振动切削的试验研究。研究了超声振动切削系统的原理,基于四端网络法设计阶梯复合型变幅杆,将PCBN刀具改造成三振型刀杆,使其满足本试验在主切削力上加载振动切削要求,采用有限元法对超声振动装置的声学系统进行模态分析,检测声学系统的振动特性。采用应变片测量切削力和镍铬-镍硅(NiCr-NiSi)等效热电偶法测量切削温度;通过单因素试验,研究不同切削用量对切削力、温度、及表面粗糙度的影响规律,与普通切削相比,超声振动切削具有降低切削力和切削温度以及表面粗糙度的优势,并对超声振动切削力和切削温度进行了回归分析;以降低表面粗糙度为目标,通过正交试验,对超声振动切削的切削用量进行优化,得出适合本试验的最佳超声振动切削用量;借助工具显微镜,观察45淬硬钢的切屑的微观结构,发现普通硬切削产生锯齿形切屑,而超声振动切削产生带状切屑。