进入新世纪,低刚度零件广泛应用于航空航天、军工及人们的生活生产中,如低刚度细长轴类零件。由于低刚度零件在切削过程中容易受切削力、切削热、切削应力等共同作用而产生尺寸误差,故其属于难加工零件。目前主要依靠经验丰富的操作者来提高低刚度细长轴的加工质量,但由于缺乏有效的理论指导,低刚度零件的加工效率不高,并且质量很难保证。因此,本文对低刚度细长轴切削加工进行了相关研究,主要研究内容如下:研究切削力产生的机理和影响切削力的主要因素,然后利用有限元软件DEFORM对细长轴切削过程中的应力、应变、切削力、切削热及切屑的形成过程进行仿真分析。其中,切削力的仿真结果表明:主切削力cF最大,进给力fF次之,背向力pF最小;并且在切削加工过程中,切削力迅速增大到某一值,然后随着加工的进行,切削力在该值附近上下波动。本文利用水射流的冲击特性,以不破坏细长轴的材料为前提,将水射流技术应用在细长轴的辅助支撑切削加工,使水射流的冲击力和细长轴切削加工中的切削力相抵消,由此提高其刚度,减小尺寸误差。研究分析了水射流的一些基本理论和冲击特性,主要为喷嘴出口处的液体流速、功率、流量及对工件产生的冲击压力,得到了这些参数的理论计算公式,并利用流体软件FLUENT仿真喷嘴外流场冲击特性,分析不同的射流压力和喷嘴直径对射流产生冲击压力及区域的影响。本文建立了细长轴在射流辅助支撑作用下加工的力学模型,深入分析并建立有无射流辅助支撑作用下细长轴尺寸误差的数学模型。基于该模型可知,水射流辅助支撑细长轴切削加工可以很好的降低尺寸误差;在该力学模型的基础上,研究了细长轴加工中的几种振动,并建立细长轴的自由振动方程和在切削力、射流冲击力共同作用下的受迫振动方程,根据建立的方程知,射流辅助支撑可很好的降低细长轴在加工中因切削力而产生的受迫振动。通过实验验证了射流辅助支撑细长轴加工模型的正确性,得到有无水射流辅助支撑细长轴的尺寸误差,并进一步分析切削参数和射流参数对细长轴尺寸误差的影响。由于低刚度细长轴切削加工中选用的加工参数小于普通轴的加工参数,因此常需要对细长轴进行多次走刀才能完成加工,故其切削加工效率低下。本文采用改进的人工蜂群算法对细长轴切削加工参数进行优化,建立细长轴切削加工参数优化的数学模型,并根据设计者对细长轴的精度条件进行约束,使细长轴在保证加工质量的同时,还能使其加工效率得到很大程度提升。