自芳纶蜂窝材料问世以来,就以传统材料所不具备的优点,在航空、航天等领域大放异彩。特别是近几年,蜂窝材料的发展更为迅速,其应用领域也得到进一步的拓展。但由于其正交各项异性的力学性能,传统加工方式易造成蜂窝芯变形,加工质量差,良品率低。超声振动辅助铣削作为将超声振动与传统铣削加工方式相结合的一种新型加工方法,具有动态铣削力小、一次曲面成型、加工表面质量高等优势,特别适合难加工材料的加工。为了探索芳纶蜂窝材料超声振动辅助加工的铣削力特性,本文对芳纶蜂窝材料超声振动辅助加工方法展开了理论分析和实验研究,依托课题组设计、搭建的超声振动辅助铣削测试平台,进行铣削力分析。主要研究内容如下:本文针对所选用的蜂窝材料本构模型进行了推导,为后续仿真分析中蜂窝材料的属性设置提供理论依据。进行直刃刀和圆盘刀超声振动辅助铣削芳纶蜂窝材料的运动学分析,研究了刀刃运动轨迹,推算出铣削力表达式。通过理论计算,表明超声振动可以有效降低芳纶蜂窝材料加工过程中的铣削力。依据数控机床和超声振动发生系统的要求,进行了超声加工直刃刀和圆盘刀两款刀具的结构设计和仿真验证,并进行了铣削力测试平台的搭建。在深入分析芳纶蜂窝材料本构模型和铣削加工工艺特点的基础上,采用理论分析与实验研究相结合的方法,对芳纶蜂窝材料进行超声振动辅助铣削和普通铣削两种加工方法的仿真模拟研究和加工试验。依靠搭建的测试平台,进行了铣削加工试验,设计了圆盘刀的三因素四水平正交试验,对进给速度、机床主轴转速、铣削深度在普通铣削和超声振动辅助铣削条件下对铣削力的影响程度进行了探究,并用自编Lab VIEW程序进行数据采集。选取N16组实验参数进行了有、无超声振动辅助铣削芳纶蜂窝材料的加工过程有限元仿真分析,通过对比分析实验数据和仿真数据可以看出,在施加超声振动之后,进给速度在三向分力中占主要因素,铣削深度和机床主轴转速所占权重上升。