切削颤振是金属切削过程中强烈的自激振动,严重降低机床的加工精度和加工效率。本文将车削和铣削加工系统作为研究对象,建立再生型颤振模型,开展车削和铣削加工系统稳定性分析,研究系统特征参数对加工系统稳定性的影响规律,考虑随机不确定因素的影响,进行切削加工可靠性与可靠性灵敏度研究,并对切削系统进行可靠性优化与稳健性设计。主要工作内容如下:首先,基于再生型颤振机理,建立了切削系统动力学模型,绘制出稳定性叶瓣图。据此可以预测切削系统的最小极限切削深度,有效避免颤振的发生;详细分析了切削特征参数对切削加工稳定性的影响规律,为切削加工工艺参数的选取提供理论支撑。其次,考虑随机不确定因素的影响,本文提出了切削过程中颤振稳定性可靠度的计算方法。采用蒙特卡罗方法,获取切削系统的动力学特性参数样本,代入颤振系统模型求解,获得极限切削深度的样本,研究了系统颤振稳定性的可靠性问题,为不同加工环境下实际切削用量的选取,避免切削系统颤振的发生提供了量化标准。然后,研究了切削系统特征参数的可靠性敏感程度,对特性参数的测量与加工制造机床的精度控制提出了合理化建议。对于影响程度大的因素,要严格控制其误差范围,尽量使其加工的实际数值接近设计尺寸数值;对于影响程度较小的因素,可以根据设计尺寸的公差范围进行考查,以降低加工成本。最后,把实际机床切削系统的参数范围作为约束条件,以切削系统稳定性可靠度取得最大值为目标,进行优化,优化后系统的可靠性提高明显。同时,基于系统的灵敏度,用各系统参数的灵敏度值的平方和为最小作为设计目标,进行了切削系统稳健性设计,达到了系统更加稳健的目的。