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针对深小孔钻削过程中存在轴向力和扭矩较大、断屑排屑效果差、刀具易磨损等问题，通过建立轴向振动钻削运动数学模型,分析了超声振动钻削的钻削力和断屑机制。在设计的超声轴向振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料进行了普通钻削和超声振动钻削深小孔加工试验，对比分析了轴向力、扭矩和切屑形状。实验结果表明：与普通钻削相比，超声振动钻削降低了轴向力和扭矩，获得了良好的断屑和排屑效果，提高了钻削过程的稳定性，延长了刀具的使用寿命。