近些年针对生物材料的精密加工需求不断增长,其具有高强度、高硬度、良好的生物相容性和优秀的耐腐蚀性,被广泛应用于生物植入体的制备,同时生物材料也是典型的难加工材料,这给精密加工带来了巨大的挑战。二维超声振动辅助加工技术是一种有效地针对于难加工材料的精密加工方法,其优势集中体现在完全分离特性使得切削力减少,加工区域温度降低。在本文中,理论设计二维超声研磨装置,通过性能检测实验验证超声装置设计效果。基于二维超声研磨加工的去除机理和磨粒运动特性,建立了变角度二维超声研磨加工机理模型。进行超声研磨实验探索设计装置在不同加工角度下对生物材料表面加工质量和材料表面改性的影响。本文通过理论计算、有限元仿真、运动机理建模、工艺实验等多元的研究手段开展课题,研究主要内容如下:(1)设计二维超声振动辅助研磨加工装置,其由压电陶瓷环、非对称变幅杆、超声发生器等部分组成。通过解析理论设计装置整体尺寸,应用有限元分析软件对装置尺寸参数进行优化。并且通过阻抗分析检测和振幅测量实验,验证二维超声振动辅助研磨装置性能。(2)分析二维超声研磨加工的运动学特性,研究在不同平面内转动加工角度对加工机理的影响,并分别建立水平面、垂直面二维超声研磨加工机理模型以及力学模型,揭示加工角度对于生物材料精密研磨加工效果的影响规律。(3)开展二维超声研磨实验,研究二维超声研磨加工相比于传统加工对材料加工质量的改善效果以及不同加工工艺参数之间的匹配关系。同时探索二维超声研磨加工方法中不同的加工角度对生物材料表面加工质量的影响规律。通过实验验证理论模型的合理性。之后,对加工后的工件进行表面润湿性实验,研究二维超声研磨加工对于生物材料亲疏水性的影响,验证二维超声研磨加工对生物材料的表面改性能力。