作为机械制造工艺中的主要组成部分,铣削加工的重要性不言而喻。然而如何在保证铣削加工效率的基础上提高铣削表面质量的问题至今仍未得到有效的解决。同时现有预测金属铣削表面粗糙度的方法在实际应用中准确性也并不理想,尤其对于薄壁工件,与厚壁工件相比较其刚度极差,极易发生颤振,这给铣削加工精度带来了很大不利影响。针对上述问题,本文建立了加工薄壁件的铣削力模型。基于加工动力学理论,分别在时域和频域上建立了薄壁件铣削颤振稳定性预测模型,确定了两种方法的临界稳定区域。同时也建立了数值颤振预测算法与解析颤振预测算法的时间复杂度模型和颤振稳定性预测的并行计算模型。在兼顾铣削效率的基础上建立了金属材料铣削表面粗糙度模型和参数优化模型,并且通过模态实验、铣削力实验、颤振稳定性实验及表面粗糙度实验验证了各个理论模型的有效性和准确性。本文的具体研究内容如下:1)采用微元积分的思想计算铣削力,同时考虑到薄壁工件的变形,工件变形改变径向切深,进而用改变后的径向切深对铣削力进行修正,从而建立了基于薄壁工件的铣削力模型。通过仿真分析了各因素对铣削力的影响规律,通过切削实验验证其有效性。2)针对刀具——工件系统的模态参数在加工过程中的时间与位置依赖特性,建立薄壁件铣削的运动微分方程,分别用解析法与数值法求解,从而进行颤振稳定性预测,并通过铣削实验验证几种预测方法的准确性。建立了各种算法的时间复杂度模型,并通过实际计算来验证对时间复杂度的分析是否准确,并且建立了颤振稳定性预测的并行计算模型。3)分析了金属材料铣削表面质量的影响因素,通过实验测得若干组不同参数下的表面粗糙度值,然后以这几组实验数据为基础,分别应用传统线性回归方法与机器学习算法来建立表面粗糙度与影响因素之间的数学表达式。然后通过实验验证各个表达式的准确性,证明了机器学习算法得出的数学表达式要远远优于传统线性回归法得出的数学表达式。4)以最大材料去除率、最优表面粗糙度为优化目标,以颤振稳定性约束、表面粗糙度约束、铣削力约束、工件变形约束为约束条件,进行工艺参数优化。本研究建立了5种参数优化模型,其中二级多目标优化(表面质量优先)与二级多目标优化(材料去除率优先)均是很好的。最后根据本研究中的全部理论,开发了铣削加工仿真分析系统。