钛合金与碳纤维增强复合材料(CFRP)等新型材料在飞机结构中的应用越来越广泛,但其难加工特性给自动化制孔技术提出了新挑战。采用传统的钻孔工艺加工CFRP/钛合金材料叠层结构,连接孔的加工质量和加工精度难以满足飞机装配连接的要求,效率低下。为实现航空难加工材料叠层结构的连接孔加工,本文主要对螺旋铣孔和椭圆窝自动化加工系统设计及加工工艺进行研究。设计了多功能末端执行器,该执行器是集螺旋铣孔与锪椭圆窝功能于一体的创新型末端执行器,为新型制孔工艺研究奠定了基础。再利用螺旋铣孔功能完成CFRP/钛合金叠层结构连接孔加工,利用椭圆窝制孔功能在钛合金板连接孔上进行锪椭圆窝的加工,为叠层结构的自动化制孔提供试验参考。在多功能末端执行器制孔系统进行叠层结构螺旋铣孔加工中,易出现钛合金切屑划伤孔壁,导致加工缺陷的产生。为了提高螺旋铣制孔质量，本文利用螺旋铣能够变偏心距加工的特点,提出回程精加工工艺改进策略,并通过试验对不同孔径的制孔质量进行了分析。为了实现钛合金板上的锪椭圆窝加工,本文对椭圆窝自动化加工工艺进行了研究。在椭圆窝加工原理的研究基础上,推导了椭圆窝加工核心参数摆动中心的数学计算公式,分析了窝型缺陷,并设计了相应的调整方案。最后根据调整方案进行钛合金板锪椭圆窝试验,结果表明采用调整后的工艺参数进行加工,窝型尺寸、表面粗糙度均可满足产品装配要求。试验结果表明,本文设计的多功能螺旋铣执行器可以满足CFRP/钛合金材料叠层结构的自动制孔工艺要求。