碳/碳复合材料是以碳纤维为增强体，以碳为基体的复合材料。这种材料具有一系列的优异性能，已广泛应用于航空、航天、汽车、体育、娱乐及其他领域。然而碳纤维复合材料的某些特点比如脆性大、强度高、碳纤维硬度大、导热能力差，而且无法进行液体冷却等，使碳/碳材料成为难切削加工材料。在传统的切削加工中，存在纤维头露出，纤维从基体拔出，纤维与基体脱粘等现象，致使工件表面粗糙度较大，有时甚至使工件报废。并且在切削加工中由于切削热很难导出，因此刀具磨损严重，需经常刃磨和更换刀具。　　基于以上原因，本课题提出以超声铣削加工方式代替传统切削加工，以提高表面加工质量，降低刀具磨损。主要做了以下研究工作：　　利用波动理论设计了工件一维振动的超声振动系统。利用有限元对变幅杆、工件托板和固定法兰盘组合系统进行了分析和修整。设计了刀具一维振动的超声振动系统，研究了气隙、轴线偏移、轴线偏转对耦合系数和传输效率的影响规律；利用模拟刀进行实验，得出了结构参数对系统振动特性的影响规律。设计了工件二维振动的超声振动系统，确定了组合系统的共振频率方程。最后形成了可进行三维超声振动铣削的实验平台。　　进行了超声振动系统稳定性分析，发现超声振动铣削系统较普通铣削具有更好的稳定性。对三套振动系统进行了振动特性试验。试验结果表明：超声振动系统共振频率随超声波功率增加略有增大；超声振动的振幅大小随着超声波功率的增大而增大。　　从分析工件一维振动、刀具一维振动、工件二维振动等三种振动情况下振动质点的位移情况出发，给出了五种振动加工方法刀具和工件的相对运动方程。分别分析了三个方向单独振动时的运动情况。研究了施加振动时的铣削机理，三方向的超声振动，都会使切削力减小，表面质量提高，组合后效果更好。　　建立了超声振动铣削碳/碳材料铣削力模型，并进行了实验研究，研究表明：超声振动的引入可以降低铣削力，按降低的幅度降序排列，分别是一维刀具振动铣削、一维工件振动铣削、刀具+一维工件振动铣削、二维工件振动铣削、刀具+工件二维振动铣削，说明刀具振动与工件振动复合后铣削具有优势。　　不同铣削方式下切削参数对各切削力的影响规律为：工件振动铣削时，随着主轴转速的提高，切削力呈现先急后缓的减小，铣削速度过大时铣削力还会上升， 表明随着铣削速度的增加，超声优势被削弱，工件二维振动时情况稍好；刀具振动铣削时，铣削力降低的比较平稳，铣削速度增加对刀具振动铣削的优势影响的不大；刀具振动和工件振动复合铣削时，优势更为明显，这种复合更有利于高速铣削。随着每齿进给量和切削深度的增加，切削力增大，切削深度的影响更大一些。　　研究了碳/碳材料表面形貌的三个影响因素：纤维方向、铣削参数和铣削方式。?＜900时形貌较好。确定了5个参数来评定碳纤维复合材料工件表面形貌，随着铣削速度的提高，表面质量变好。随着每齿进给量和切削深度的增加，表面质量变差。Str和Ssk的变化不大，Ssk恒为负值，说明表面形貌偏于谷的一边，纤维突出较少；S tr在0.3左右缓慢增加，表面由各项异性慢慢向各项同性转化。加入超声后S ku增加，说明超声铣削的机理与普通铣削不同，纤维多由振切迅速剪断，而非普通铣削的多种分离方式。Sal值减小说明超声铣削加工的表面各种缺陷减少，表面质量优于普通铣削加工。　　研究了铣削参数和铣削方式对刀具磨损的影响，铣削速度增加时，刀具的磨损减小；每齿进给量和铣削深度增加时，刀具磨损增大。铣削深度的影响最大。铣削方式对刀具磨损的影响也和对铣削力、表面形貌的影响一致，三维超声铣削具有极大的优势。