切削加工基础数据是切削加工过程机理分析、建模仿真预测、工艺过程优化等研究的基础,具有可移植性强、通用性好的特点。当前我国先进制造行业存在基础数据缺乏、标准不明等问题,严重制约了制造水平和效率的提高。当前,面对大量新型难加工材料高效处理和薄壁结构零件高质量成型的压力,开拓数据来源并增强制造数据基础对提高制造业发展水平是一个具有重要意义的新课题。目前,随着制造过程监测技术和仪器设备的发展,使得获取大量加工现场实时监测数据成为可能。但同时,实际加工过程中采集的现场数据虽然具有数据量大、接近真实加工条件的优点,也同时受到大量系统因素的干扰。特别是在结构有差异的异构工艺系统下采集的数据,因其包含系统因素的干扰而影响数据转换,或即存在异构数据转换问题。本文从现场数据出发,针对异构工艺系统数据处理的问题,着力于实现利用现场数据的实时切削力系数辨识方法。建立了考虑铣削加工系统动力学异构因素的通用铣刀切削力模型,分别针对立铣刀和环形刀设计了考虑动力学因素的影响的实时切削力系数辨识方法,在实验阶段对辨识方法进行了验证和讨论,实现了现场数据向基础数据的转换和辨识过程中对系统异构因素的消除,讨论了考虑动力学异构因素在模型预测和切削力系数辨识过程中的影响,探讨了异构数据处理中考虑系统异构因素的进一步研究方向。本文的主要内容和取得的成果如下:1.工艺系统组成与工艺系统异构因素分析。基于一般切削工艺系统的结构特点,分析了铣削加工工艺系统的一般构成以及系统成分间的相互联系与相互作用;基于工艺系统组成间的相互影响,分析了影响监测数据的异构因素来源;结合已有的工艺系统建模研究成果,对研究中可以考虑的工艺系统异构因素进行了讨论,确定了本文研究中考虑的异构因素和研究路线。2.考虑系统动力学异构因素的通用铣刀铣削力建模研究。从通用铣刀的几何模型出发,建立了用于描述工艺系统中刀具-工件间力相互作用的准静态铣削切削力预测模型;通过对刀具-刀柄-主轴动力学系统的简化,引入二自由度刀具振动模型和动态未变形切屑厚度的计算方法,建立了考虑刀具振动影响的通用铣刀动态切削力预测模型;设计了铣削时滞耦合效应在预测计算过程中的实现方法,从而实现了在考虑系统动力学异构特性前提下的响应预测。3.动力学异构因素在模型预测中的影响分析。在考虑立铣刀和环形刀几何特性的基础上设计实验,标定了刀具的动力学特性并实施了切削实验,最终通过实验验证了切削力预测模型和预测计算方法的准确性、可靠性;结合基于Gauss积分法的颤振稳定性预测方法确定特定条件下系统的振动状态,讨论了考虑刀具振动下的动态未变形切屑厚度在铣削动态响应预测中的影响。4.发展了消除动力学异构因素的实时切削力系数辨识方法。在考虑异构因素的铣削力预测模型基础上,结合现场数据的信号特性和数据结构,分别针对立铣刀和环形刀设计了考虑系统动力学因素的切削力系数辨识方法;在试验阶段,采集了多种工况下的切削监测数据,验证了辨识方法同时处理大量切削力信号数据的能力,为进一步实现在线的加工过程监测数据处理提供了依据。5.分析了考虑异构因素对辨识结果的影响。在辨识结果的基础上进一步实现了对数据的统计化分析处理,获得了辨识结果的分布规律,间接证明了材料属性在工件中的分布规律;通过正态分布校验,确定了切削力系数辨识结果呈正态分布;引入不考虑系统动力学特性的切削力系数辨识方法,通过对比有无异构因素情况下辨识结果的分布,分析了考虑系统动力学特性异构因素对辨识结果的影响;利用考虑刀具振动因素的切削力预测模型,确定了考虑动力学因素辨识切削力系数,对提高系统响应预测质量具有积极作用,且系统振动处于稳定区域时有异构因素辨识结果与无异构因素辨识结基本等价。