高速切削作为一种新的加工技术,给传统的金属切削理论及切削加工技术带来了革命性的变化,使产品质量明显提高,成本大幅度降低,增强了企业参与国际市场竞争的优势,因而具有显著的经济效益和广阔的发展前景。随着高速机床、高速刀具在航空、航天、汽车、模具等行业的广泛应用,高速切削加工技术的研究已成为衡量一个国家先进制造技术水平的重要标志之一。为提高我国高速切削加工技术水平,实现用先进制造技术振兴我国制造业的目标,本文以黑龙江省重大科技攻关项目“大型、复杂零部件用现代刀具系列产品化与开发研究”项目中的“高速铣削机理及其刀具的开发研究”课题中的一部分为研究内容,以CAD/CAM技术和已有的高速切削技术研究成果为基础,针对高强度铝合金复杂曲面的特点,完成了高速铣削铝合金加工技术的研究。本文通过对高速铣削铝合金时影响表面粗糙度的主要因素的分析,推导了球头铣刀铣削残留高度计算公式;通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律,对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义。对高速铣削时铝合金材料的变形规律以及采用球头铣刀加工曲面时的切削力进行了研究;采用微元法建立了基于曲面加工的球头铣刀切削力模型;通过理论分析和实验研究建立了加工曲面曲率和切削力的关系,为高速切削刀具路径优选奠定了基础。球头立铣刀铣削曲面时,刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响。本文对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角进行了理论研究,提出了调整刀具和工件之间的加工倾角有效改善切削条件的策略;建立了加工曲面时刀具倾角的数学模型以及加工曲面曲率和刀具倾角之间确定的函数关系;并通过实验研究了高速铣削铝合金时刀具倾角对表面粗糙度和切削力的影响规律,为编制多轴数控加工程序时合理设置刀具倾斜角度提供依据。 研究了高速切削对刀具路径的要求,进行了基于切削力波动控制的高速铣削刀具路径优选实验研究,提出了针对加工表面形状特征的编程策略。