随着国民经济的快速发展,核电将逐渐发展为重要的发电方式,对核电设备的需求将快速增长,因此核电设备的高效加工将成为国家重点研究课题。508Ⅲ钢广泛应用在核电行业的关键零件水室封头中,水室封头的锻造毛坯表面缺陷较多、去除量大,并且508Ⅲ钢为难加工材料,加工效率低,而通过层切铣削方式可以提高508Ⅲ钢的加工效率。首先,层切面铣刀切削性能试验和层切面铣刀的设计。通过试验分析层切铣削508Ⅲ钢的应用的可行性,然后根据508Ⅲ钢材料的加工特点,对层切铣削刀片和刀具结构进行三维模型,为后续进行优化和仿真提供依据。其次,优化层切面铣刀的结构参数和切削参数。通过层切铣削试验和有限元方法,对层切面铣刀的角度参数和结构参数进行优化;然后基于层切铣削试验条件,建立切削参数的优化模型,利用MATLAB平台编写遗传算法程序,优化高效加工的层切铣削508Ⅲ钢的切削参数。再次,对层切面铣刀优化的参数进行仿真分析和验证。利用切削仿真研究层切铣削的切削力、切削温度的分布和刀具磨损状态等,验证参数优化的合理性;然后在最大切削力和刀具工作条件下,对层切面铣刀的结构进行模态分析和静力学分析,校核“刀具-机床-工件”系统和刀具结构的强度。最后,对层切面铣刀的切削性能评价。通过层切铣削试验确定出切削性能评价指标,依据最大、最小隶属度原则,利用模糊数学理论,评价层切面铣刀铣削508Ⅲ钢的切削性能。本文进行高效加工的层切面铣刀结构设计及优化分析,对提高重型切削的高效加工和刀具开发具有重要的理论意义。