金刚石刀具切削碳钢材料时磨损严重，研究人员尝试了用改善加工工艺的方法来解决刀具磨损。振动切削最早由日本隈部淳一郎提出，而将振动切削应用于碳钢材料的超精密切削始于1991年，日本研究人员采用4万赫兹频率沿切削方向在不锈钢表面加工出了镜面质量，切削距离长达1600米而金刚石刀具磨损并不严重，随后他们又研究了多自由度的椭圆超声振动切削，获得了比只沿着切削方向振动更好的效果，切削力、表面粗糙度、刀具磨损都有明显改善。此后，各国研究人员也相继开展了碳钢材料超声辅助超精密切削的研究，并已应用于碳钢材料光学模具和结构件的超精密加工。

基于超声振动的碳钢超精密切削具有以下优点：①金刚石刀具寿命延长。在超声频率下刀具和工件的有效接触时间大幅度减小，而且在退刀时微量润滑系统可将切削液直接喷射到切削刃，充分起到了冷却和润滑作用，抑制了金刚石刀具磨损，从而延长了刀具寿命。②加工精度高。由于金刚石刀具磨损得到显著抑制即依然锋利，相比没有超声作用超精密切削碳钢材料时的加工精度高很多，且被加工表面粗糙度Ra通常在10纳米以下。

碳钢材料超声辅助超精密切削也有一些缺点，例如：①刀具振动效率比较低。研究发现振动频率越高，振幅越小对金刚石刀具磨损的抑制作用越大。②不够灵活。受变幅杆形状和尺寸的影响，沿切削方向振动的超声辅助切削的可加工直径范围较小，而且在加工截面为凹形的零件时存在干涉现象，因而不适合加工较深凹形零件以及一般形状的自由曲面。③切削稳定性较差。椭圆超声振动切削虽然可以加工一般形状的自由曲面，但是在加工过程中存在的自激振荡和超声振动会对工件表面引入波纹，加工后工件的表面粗糙度较难稳定地满足生产中的实际需要。④加工效率较低。沿切削方向加工时受临界切削速度的影响工件转速受限，而工件固定不动的工况下刀具进给速度受限，因此加工效率较低。

碳钢材料超声辅助超精密切削可加工平面、球面、非球面以及自由曲面等各种面形的工件。