铣削作为机械加工的一种重要加工方式,被广泛地应用于航空航天、汽车制造、模具制造等领域。然而在铣削加工过程中,由于加工参数的选择不当,加工过程中极易形成颤振,造成铣削加工的不稳定现象。颤振会造成刀具的损坏和工件表面加工精度的下降。为了避免颤振的发生,实现高效率、高精度的加工要求,需要深入系统地对铣削加工过程中的稳定性进行研究。为此本文采用MATLAB仿真、有限元分析、实验等方法,对环形铣刀加工7075铝合金过程中的稳定性进行研究,并通过遗传算法对加工工艺参数进行了优化,实现高效高精的加工要求。本文的主要研究内容如下:(1)建立了环形铣刀的切削力模型。将环形铣刀的切削刃沿刀轴方向离散为若干个微小的切削刃,基于斜角切削模型建立了环形铣刀的瞬时刚性力学切削力模型。并通过坐标转换,建立了环形铣刀的五轴切削力模型。(2)建立了环形铣刀的动力学模型。在切削力模型的基础上,考虑再生颤振效应造成的动态切削厚度,分别考虑刀具系统和工件系统的振动,建立了环形铣刀的动力学模型。通过激光测振仪和力锤进行模态实验得到了刀具系统的模态参数,并把得到的一阶固有频率和振型与通过有限元仿真得到的一阶固有频率和振型进行对比,验证了有限元模型的正确性。(3)铣削稳定性的求解方法。借鉴数值积分法的思想,本文通过3/8辛普森公式的数值方法求解铣削稳定性。在单自由度模型和二自由度模型下,与一阶半离散方法和二阶全离散方法所绘制的叶瓣图和所用时间进行对比,说明了所提出的方法具有更高的准确性和效率性。通过稳定性实验,验证了所提出的方法绘制的叶瓣图的准确性。(4)铣削加工工艺参数优化。以稳定性和加工过程中所允许的加工参数作为约束条件,以工件的最大材料去除率和最小表面粗糙度构建多目标优化模型,通过遗传算法对铣削加工工艺参数(主轴转速、进给量、轴向切深和径向切深)进行优化。