碳/碳复合材料是以碳为基体,碳纤维增强的复合材料,具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和膨胀系数小等一系列优异性能,既可作为结构材料承载重荷,又可作为功能材料发挥作用。碳/碳复合材料在航空航天领域具有广泛应用,由于其硬度高,强度大,各向异性,导热性差,并且无法进行液体冷却,属于典型的难加工材料。但许多该材料的大型构件需要进行机械加工,且精度要求高,而普通车削存在加工精度低、效率低、刀具磨损严重、成本高等缺点,难以满足加工需求。超声辅助加工在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题,取得了良好的效果。本文开展碳/碳复合材料超声辅助车削技术研究,主要进行了以下几方面的工作:首先,设计研制了超声振动系统,选定了合理的刀具参数,然后设计出超声振动系统和机床本体的连接机构,保证整个系统组装后具有合适的刚度和精度,并对可靠共振后的刀尖振幅进行了测量标定。其次,通过分析碳/碳复合材料车削加工后的表面特点,确定了其表面加工质量的评价方案;对碳/碳复合材料进行了不同刀具(PCD、CBN、KW10)及不同加工参数下超声辅助车削与普通车削加工质量的对比试验,确定了进行表面加工质量评价的典型面,得出了相同参数下PCD刀具为最佳选择;采用最优刀具后分别对超声辅助车削与普通车削两种加工方式下产生的切削力、切削温度和刀具磨损程度进行了对比分析,结果表明超声辅助车削相对于普通车削具有明显优势。最后,分析研究了切削速度、进给量和振幅等加工参数对碳/碳复合材料工件表面加工质量的影响规律;通过超声辅助车削的多因素正交试验,探讨了超声参数(振幅)与切削加工参数(切削速度、进给量、切削深度等)的优化匹配关系,给出了碳/碳复合材料超声辅助车削加工的合理工艺,并进行了试验验证。与普通车削加工相比,超声辅助车削加工大大提高了碳/碳复合材料的表面加工质量,降低了切削温度,减小了切削力和刀具磨损程度,有利于实现该复合材料高精度、高效率、低成本地加工。