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干切削是现代切削加工技术的发展方向之一，也是绿色制造的重要组成部分，开展干切削加工工艺实验，研究工艺参数优化设计方法是保证加工质量和提高生产效率的重要途径之一。针对上述需求目标，本文的主要内容在于，研究干切削条件下工艺参数对质量、效率的作用机制，以及优化设计方法以及面向干切削加工目标的工艺系统稳定性判别方法。主要研究内容与成果如下： （1）以航空铝合金的干切削为主要研究对象，正交实验法为多目标实验参数优化组合方法，开展了相关实验研究，以掌握工艺要素，如工艺参数、刀具材料和工艺系统实际状况对表面粗糙度和铣削力影响的相关数据及其作用规律，为实现控制航天薄壁件的表面质量和切削变形提供一定的科学依据和技术指导。 （2）基于经典的表面粗糙度和切削力经验公式以及铝合金干切削实验获得的相关数据，构建了铝合金干切削工艺参数及其组合条件下的表面粗糙度和切削力预测模型及其系数和指数，并利用统计学中的显著性检验法对所建预测模型的系数与相关指数进行检验。 （3）研究铣削力信号变化、加工过程平稳程度（工艺系统稳定性），和表面粗糙度之间的关系，从而依据加工要求，通过铣削力信号变化情况，识别切削工艺系统的稳定性，以实现对加工过程中表面粗糙度的预测与控制。通过上述研究获得的主要研究成果如下： ①当需要减小表面粗糙度时，最佳刀具材料为TIALN涂层刀具，工艺参数最优组合为高转速，小进给，小切深，此参数可以使表面粗糙度达到最小值，工艺参数对表面粗糙度的影响权重是：进给速度>线速度>切削深度。因此，如果想减小表面粗糙度，应优先降低进给速度，其次，减小线速度。通过改变工艺参数，干切削铝合金的表面粗糙度可以达到0.2μm，说明加工铝合金时，干切削依然可以实现较小的表面粗糙度，因此需要根据具体情况确定是否采用切削液。 ②当需要减小铣削力时，最佳刀具材料仍是TIALN涂层刀具，配合高转速、小进给、小切深的工艺参数组合，可以使铣削力最小化，从减小工件表面变形量。工艺参数对铣削力的影响权重均是：切削深度>进给速度>线速度。因此，若需要降低铣削力，则应先减小切削深度，其次减小进给速度，最后减小线速度。 ③当综合考虑零件表面粗糙度和材料去除率时，进给速度应该在800mm/min左右选择参数；切削深度应该在0.2mm附件选择参数；当综合考虑铣削力及其波动量时，进给速度应该在1200mm/min附件选择，切削深度应该在0.1mm附件选择；当综合考虑零件材料去除率和铣削力时，进给速度应该在1600mm/min附件选择，切削深度应该在0.1mm附近选择。 ④工艺系统稳定性与铣削力信号变化之间存在关联性，通过对比切削力均值，标准差和表面粗糙度曲线可知，切削力标准差与表面粗糙度之间的存在较好的相关性，因此可以利用铣削力标准差变化实现对工艺系统稳定性进行判别。因此，对表面粗糙度有特殊要求时，应该密切注意铣削力信号的变化情况。当铣削力信号的波动量（标准差）增大时，加工过程开始变得不平稳，此时工件的表面粗糙度变差，应该及时改变工艺参数，避免影响到工件的加工表面粗糙度范围。