超声加工Nomex蜂窝复合材料有着高效率、高质量、切削力小等优越性。为保证超声加工系统发生故障时可以高效、准确的进行故障诊断并快速调整恢复至正常加工状态,本文针对超声加工系统各典型故障的故障原因以及相关故障特征参数的监测方法进行研究分析,建立了故障诊断框架,并对声学参数、输出振幅等难以直接在线监测得到的参数,建立了换能器温度、切削力负载对于声学参数的影响模型,切削刀具输出振幅影响模型;针对阻抗不匹配的故障判断,提出了基于驻波检测的判断方法并制定了相应的驻波比判断标准;完成了驻波检测功率模块的制作与标定;结合上述模型、方法形成了针对超声加工系统的故障诊断系统以及相应的故障诊断方法。主要研究工作和成果如下:1、分析了超声加工系统的结构特点以及工作特点,总结出超声加工系统的主要故障类型;通过对典型故障现象的故障原因分析,归纳了各典型故障所对应的故障特征参数以及相互之间的理论联系;对各个故障特征参数的监测方法进行了分析与总结,建立了超声加工系统故障诊断系统框架。2、研究了换能器温度对超声振动系统声学参数的影响机理,得出了换能器温度对各个声学参数的影响规律;通过实验方法,研究了换能器温度对各典型声学参数的影响敏感性,建立了换能器温度与声学参数间的影响模型并验证了有效性;在对超声切削力负载进行理论分析的基础上,通过实验研究,得出了切削力负载对于各典型声学参数的影响敏感性,建立了切削力负载与声学参数间的影响模型并验证了有效性。3、基于驻波检测的原理,提出了一种超声电源输出功率的检测方法,完成了驻波检测功率模块的制作与标定并进行了实验验证;基于驻波检测功率,提出了一种采用驻波比判断阻抗不匹配的方法,通过理论分析和模拟实验制定了阻抗不匹配的驻波比判断标准并验证了有效性;分析了切削刀具输出振幅的影响因素,通过实验研究功率与声学参数对于输出振幅的影响,建立了输出振幅影响模型,实验验证了模型的有效性。4、基于超声加工系统故障诊断系统框架,整合了各故障特征参数的检测方法以及判断标准,建立了超声加工系统故障诊断系统;基于各故障之间的理论联系,建立了相应的故障诊断思路,指导超声加工系统的故障诊断,为各故障恢复正常制定了相应的参数调节方式,实验验证了该故障诊断系统准确可靠。