為滿足現(xiàn)代飛機(jī)隱身、超聲速巡航、超常規(guī)機(jī)動(dòng)、高信息感知能力、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)輕量化等方面的性能要求，設(shè)計(jì)中大量采用了新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，結(jié)構(gòu)件也日趨向尺寸大型化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、制造精確化發(fā)展[1]。結(jié)構(gòu)件的發(fā)展趨勢(shì)決定了其工藝特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大；切削加工量大；薄壁，易變形；零件制造精度要求高等。對(duì)此類航空整體結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)高精度、高效率和高可靠性的切削加工一直是航空制造業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展，高速切削加工以其加工效率高、切削力小、工件的熱變形和熱膨脹小、加工表面質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益高及適宜加工復(fù)雜和細(xì)長(zhǎng)薄壁件等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于航空航天整體結(jié)構(gòu)件的加工中[2]。

高速切削加工技術(shù)是在機(jī)床結(jié)構(gòu)及材料、高速主軸系統(tǒng)、快速進(jìn)給系統(tǒng)、高性能CNC控制系統(tǒng)、機(jī)床設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高性能刀夾系統(tǒng)、高性能刀具材料及刀具設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高效高精度測(cè)試技術(shù)、高速切削加工理論、高速切削加工工藝等諸多相關(guān)硬件與軟件技術(shù)均得到充分發(fā)展的基礎(chǔ)上綜合而成的。它具有加工效率高、切削力小、加工精度和表面質(zhì)量高等特點(diǎn)，已在航空、航天、汽車、模具和精密機(jī)械等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益。

高速切削加工技術(shù)的核心是切削參數(shù)的仿真優(yōu)化。高速切削參數(shù)的探索經(jīng)歷了從照搬普通切削加工參數(shù)( 加工效率低，薄壁加工表面質(zhì)量差)，采用試切方法獲取高速加工切削參數(shù)（能滿足質(zhì)量要求，效率有所提高，成本高，周期長(zhǎng)）的過(guò)程。目前在國(guó)內(nèi)，多數(shù)航空企業(yè)采用了基于動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)優(yōu)化切削參數(shù)的方法，改變了傳統(tǒng)獲取切削參數(shù)的方法。

高速銑削加工動(dòng)力學(xué)仿真

高速切削加工要有高的主軸轉(zhuǎn)速，一般主軸轉(zhuǎn)速在10000~20000r/min以上的為高速切削；進(jìn)給速度很高，通常達(dá)15~50m/min，最高可達(dá)90m/min。

但是如果在加工中單純地提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度后，就會(huì)帶來(lái)銑切加工過(guò)程中刀具或工件的振動(dòng)，即顫振現(xiàn)象。顫振是金屬切削過(guò)程中刀具和工件之間產(chǎn)生的一種較為強(qiáng)烈的自激振動(dòng)現(xiàn)象。顫振的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致切削力峰值明顯增加，使加工表面粗糙度和尺寸精度明顯下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使刀具破裂，主軸受損；此外通常會(huì)對(duì)加工環(huán)境造成一定污染[3]。

如何解決上述問(wèn)題成為高速切削研究的難題，于是北京航空航天大學(xué)通過(guò)對(duì)高速切削加工出現(xiàn)顫振的問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了基于動(dòng)力學(xué)仿真的高速切削加工參數(shù)優(yōu)化的理論，通過(guò)找到切削的顫振穩(wěn)定域后，對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，解決了高速切削帶來(lái)的顫振問(wèn)題。顫振穩(wěn)定域即為在頻域內(nèi)對(duì)銑削過(guò)程顫振的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，給出切削過(guò)程的穩(wěn)定區(qū)域（主軸轉(zhuǎn)速、切削深度）[3]。

而基于動(dòng)力學(xué)仿真的高速數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)是通過(guò)對(duì)“主軸+刀具（幾何、材料）+工件（材料）”構(gòu)成的數(shù)控加工工藝系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)測(cè)試和切削過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，獲取切削力、切削扭矩、主軸功率、切削顫振穩(wěn)定域等力學(xué)信息，并通過(guò)切削參數(shù)優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)高速數(shù)控加工切削參數(shù)的優(yōu)化[4]。