当今航空航天工业迅速发展,钛合金、碳纤维复合材料等新型材料大量应用,由于钛合金硬度高,在用传统的钻孔方法加工时,会使刀具磨损加快,刀具耐用度降低,并产生较大的出口毛刺；钻削碳纤维复合材料时较大的切削力易使材料产生分层、撕裂等缺陷,加工质量难以保证,所以需要有一种新的制孔技术来满足钛合金、碳纤维复合材料的加工要求。与传统钻削技术相比,螺旋铣技术制孔精度高、轴向切削力小且制孔生成的切屑呈颗粒状,所以使用螺旋铣技术制高精度孔有很大优势。本文中设计了一种基于螺旋铣技术的终端执行器,并对其在钛合金、碳纤维复合材料及其叠层材料上制孔的可行性进行了研究。铆钉、螺栓是当前飞机装配的主要连接方式,铆钉孔、螺栓孔的加工效率和质量直接决定着飞机装配的效率和飞机连接强度。本文首先对当前广泛应用的钻孔技术进行了介绍,指出当前的钻孔技术在应用中所面临的缺陷和不足之处,同时详细描述了螺旋铣制孔技术的制孔范围、制孔原理及相对传统制孔所特有的优点,并对当前螺旋铣制孔技术的国内外发展状况进行了阐述,提出了本文的研究内容和研究方案。为了解决在碳纤维复合材料、钛合金上制螺栓孔时遇到的制孔困难问题,本文设计了一种螺旋铣制孔终端执行器,该执行器包括刀具自转单元、刀具公转单元、刀具径向偏移单元、轴向进给单元和底座压脚单元,对各部分的结构及功能进行了详细描述,并对执行器上的三个伺服电机在功率、转速和转矩三方面的可用性进行了校核。螺旋铣技术是刀具自转、进给的同时并做公转运动的一种制孔方式,为了更方便的优化各个加工参数,本文对螺旋铣技术中的运动学知识进行了分析和计算,螺旋铣刀具有端部和外围两种切削刃,所以在螺旋铣制孔过程中刀具有两个加工区域,一个是钻削区域,另一个是铣削区域,本文对两个区域中刀具公转一周的制孔深度进行了求解,并根据制孔深度求解出了铣削量和钻削量的比例,可以根据计算结果对制孔加工参数进行优化,改善制孔质量。在以上螺旋铣终端执行器设计、螺旋铣运动分析的基础上,利用工业机器人配以设计的螺旋铣制孔终端执行器,在钛合金、碳纤维复合材料上进行制螺栓孔加工试验,并与传统钻孔工艺的制孔结果进行对比分析,验证了螺旋铣技术在钛合金、碳纤维复合材料以及这两种材料构成的叠层结构上制孔的可行性。最后对全文的工作进行了总结,并对螺旋铣技术的发展前景进行了展望。