碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料,具有优良的物理性能和力学特性,在航空航天、军事装备、体育用品、汽车制造等领域得到广泛应用。随着碳纤维复合材料性能的不断提升和加工质量要求的不断提高,采用传统的加工方法加工碳纤维复合材料越来越难以保证工件需满足的各项质量要求,如加工后的工件尺寸精度和表面质量很难得到保证,加工过程中易分层掉渣,表面易形成凹坑等。针对上述碳纤维复合材料难加工的特点,本论文采用超声加工和传统加工相结合的方式,在传统铣磨加工基础上施加超声振动,以寻求提高工件尺寸精度和表面质量的方法。主要研究内容和结论如下:首先,搭建超声铣磨试验平台。根据选定的超声振动频率,设计超声发生器和变幅杆,并测量变幅杆的振幅,以确定其满足加工要求。以VMC1300加工中心为试验平台,安装超声振动系统、测温和测力系统,完成超声铣磨试验平台的搭建。其次,建立新的适合碳纤维复合材料用的评价标准。采用更能全面反映表面形貌、精度和灵敏度更高的三维评价参数Sa和Sq代替传统的二维评价参数Ra对加工工件表面进行测量和评价。再次,分别采用超声波铣磨和传统铣磨对非烧蚀碳/碳复合材料进行横向对比铣磨试验,从切削力、切削温度、表面质量三个方面进行对比分析,研究超声铣磨技术的加工性能。然后,选定不同的超声参数(振幅)和加工参数(转速、切削深度、进给速度、步长)对非烧蚀碳/碳复合材料进行纵向对比超声铣磨试验研究,研究超声参数和加工参数对超声加工工件表面质量的影响规律,分析超声参数与加工参数的最优匹配关系。最后,在上述试验的基础上,选择最优的加工参数和超声参数对工件进行工艺试验,结果表明,在最佳参数下加工的工件表面质量最好、精度最高,为后续超声辅助加工碳纤维复合材料提供有益的借鉴途径。