NOMEX蜂窝材料作为一种优异的复合材料，在航天航空、汽车以及建筑等领域的应用越来越广泛。传统的高速铣削加工效率低，工件表面质量差，加工粉尘多，环境和人生安全都得不到保障。如何提高蜂窝材料的加工效率，改善加工环境；如何满足零件的复杂化和巨型化发展趋势的加工要求，一直困扰着各大制造商。针对以上问题，将超声波切割技术引入到NOMEX蜂窝材料加工领域，研制出适用于加工NOMEX蜂窝材料所使用的超声波切割主轴，主要内容分为以下七个部分：第一章，介绍了NOMEX蜂窝材料的结构特点和性能，国内外的研究现状以及超声波切割技术等三方面的内容。第二章，从分析现有的超声波切割主轴结构特点出发，结合超声切割的基本原理，研制了一套新型的可自动更换刀具的超声波切割主轴，并在此基础上设计了两套适用于不同场合的刀具自动更换装置。第三章，分析数控机床五轴联动技术的工作原理和特性，将超声波切割主轴与A/C轴双摆角铣刀头组合起来，实现超声波切割主轴的多轴摆动，满足零件复杂化发展趋势的要求。第四章，根据超声加工的基本原理和超声波切割技术的特点，对新型的超声波切割主轴的核心部件超声波声学系统进行了设计：运用夹芯式压电换能器的频率方程，分析计算出了工作频率20kHz的夹芯式压电换能器的结构尺寸；结合解析法和四端网络法分析计算出了工作频率20kHz的圆锥过渡段阶梯形复合变幅杆的外形尺寸；结合NOMEX蜂窝材料结构特性，设计了两款适用于不同工况的切割刀具。第五章，借助于有限元分析软件ANSYS Workbench，分析了两套不同的超声波声学系统的变形和模态性能，为超声波切割主轴的理论研究以及产品开发提供理论依据。第六章，利用激光位移传感器对刀具振幅进行了测量，实验结果表明，刀具在超声振动作用下最大振幅为0.035mm，且分布在刀具最外沿；利用红外线温度测量仪对超声波切割主轴在工作过程中的温度进行了测量，实验结果表明，超声波切割主轴工作过程中温度变化稳定，没有明显升温趋势；利用超声波切割主轴进行了大量的切割实验，取切屑进行分析，结果表明，切屑表面光滑，没有毛刺，形体连续完整，满足加工要求。第七章，总结论文的主要研究内容，对NOMEX蜂窝材料的超声波切割主轴的进一步研究工作进行了探讨和展望。