超声振动切削技术于上世纪五十年代得到系统地提出和发展。超声振动切削是使切削刀具以20kHz以上的超声频率高速振动的切削技术。超声振动切削可以看做是脉冲的切削过程。在一个振动周期内切削刀具的有效切削时间短,大部分时间切削刀具与工件、切屑处于分离状态。超声振动切削的分离特性有效地降低了切削过程中的切削力和切削热,弥补了传统金属切削技术在超精密加工、难加工材料加工、难加工零件加工等领域的不足。切削力和切削温度的降低可以大幅地提高加工精度,降低加工表面粗糙度,提高切削刀具的使用寿命。在参考大量国内外研究成果的基础上,本课题以基于三并联压电陶瓷的三维超声振动切削技术为研究对象。主要研究内容如下：首先,对超声振动切削技术的发展历程、应用情况及研究现状进行系统地总结。对超声振动切削的加工特点及优势进行介绍,阐明本课题研究的目的和意义。其次,对超声振动切削的加工机理进行深入研究。在此基础上提出基于三并联压电陶瓷的三维超声振动切削工作头,对工作头结构进行三维建模,完成工作头机构的运动分析和仿真。通过运动分析和仿真结果得出振动相位差对工作头刀具夹头振动轨迹产生的影响。再次,建立三维超声振动切削工作头结构的有限元模型,利用ABAQUS对工作头结构进行动力学分析,得到工作头结构的各阶固有频率和振型。研究总结出整体结构宽度尺寸、刀具夹头长度尺寸、膜片平台凹槽尺寸对工作头结构固有频率的影响。依据分析结果对工作头结构进行优化改善,研制了工作头物理样机。最后,依靠本实验室的三路超声信号驱动控制电路,对三维超声振动切削系统进行激振实验,分析实验结果。在本文的结尾还将对研究过程中遇到的困难和不足进行总结,对三维超声振动切削技术的发展前景进行展望。