插铣作为一种新型的加工方法,因其材料去除率高、加工过程稳定等特点,广泛的应用于航空航天、水电能源及模具制造等行业。冲击式水轮机的水斗材料为Cr13不锈钢,其插铣加工所需刀柄的长径比达14.9:1,在流道开粗时,易发生颤振,降低加工表面质量,尤其是在进行大余量加工时,刀片容易发生破损,严重制约着加工成本。因此,为获得满足异型曲面插铣加工过程高效稳定切削的工艺方案,对插铣加工稳定性进行以下研究:针对插铣加工特点,依据刚性力理论建立未考虑振动的插铣切削力模型。通过将插铣刀底刃离散成微元来求取微元的切削力,对其叠加及坐标变换得到各方向铣削力。建立适用于插铣的铣削力系数辨识模型,并基于此模型和Cr13不锈钢插铣实验辨识铣削力系数。运用所编制的仿真程序对铣削力进行预测,通过与实验对比验证了所建模型及所求系数的准确性。本文建立插铣三自由度动力学模型及考虑再生效应的插铣切厚模型,对大长径比的插铣系统进行试验模态分析,利用模态分析软件识别出插铣加工系统的模态参数,并进行插铣时域仿真,同时为后续插铣颤振稳定域提供理论及参数支持。在插铣三自由度动力学模型基础上,基于半离散法对其求解,得到相应的插铣颤振稳定域预测图。采用控制变量的方式,通过仿真探索插铣加工系统动态特性(固有频率、阻尼比和刚度)对稳定域的影响,研究结果表明提高插铣系统的固有频率、阻尼比和刚度均能提高插铣过程的稳定性,但对稳定性影响程度有所差异。基于变切深实验的方法研究大长径比下Cr13不锈钢插铣加工颤振稳定性,以最大Lyapunov指数为阈值来绘制插铣颤振稳定性曲线,进一步研究大长径比下Cr13不锈钢插铣过程的稳定性。本文的研究可以实现Cr13不锈钢插铣加工时域仿真预测,指导大长径比下Cr13不锈钢插铣加工参数的优选,对插铣加工稳定性研究具有一定意义。