超声波加工(USM)可以加工任意复杂的三维型腔，是解决陶瓷材料加工难题的很具潜力的加工方法之一。传统超声波加工三维型腔工件时工具磨损严重，成型精度差，因而研究可以利用简单工具超声波分层铣削来加工三维陶瓷工件。本课题仿照传统的铣削加工，基于快速原型制造分层制造的思想，并且结合超声旋转加工的优点来进行的。那样采用形状简单的工具，依靠机床的成型运动来加工复杂的三维型面，制造工具时会大大简化，超声波加工技术将会产生重大突破，工程陶瓷材料的应用范围也会得到拓展。　　将快速原型制造中的分层制造概念用于三维形状工件的超声波加工中，把复杂的三维曲面加工变成二维平面分层去除加工，将复杂的工具形状补偿问题变成简单的工具轴向补偿问题。　　论文分析了超声波加工的基本原理、特点和应用范围，研究了传统超声波加工材料去除机理、超声波分层铣削加工机理。　　设计了超声波分层铣削设备机械部分：设计了超声波分层铣削设备主轴部分，超声波分层铣削设备X、Y、Z向进给传动部分，设计了Z向自锁机构，旋转式超声波发生装置，磨料循环系统。　　设计了超声波分层铣削设备数控部分：设计了整体CNC方案，运用SEED-DEC2812伺服电机控制卡实现三个方向伺服电机的控制，使用GZB-2型电阻应变式测力传感器和SY-2型应变式传感器前置放大器实现Z向压力的实时检测、传输，使用PCL-816H数据采集卡实现信号采集和处理。　　详细研究了该数控设备中二维NURBS插补方法，采用二阶泰勒展开方法求各插补周期的节点参数。该方法比线性插补精度更高，速度更快，插补仿真证明了该方法的有效性。　　本课题设计超声波加工设备的X、Y、Z三个方向的进给速度均为0－400mm/min，脉冲当量均为0.001mm。