转轮水斗是冲击式水轮机核心零部件，其设计制造多采用整体式结构，而我国对此类狭长勺型结构件整体式数控加工技术的研究尚不完善。内表面的数控加工是整个转轮水斗最难加工也是最重要的部分，其好坏直接影响水轮机的效率和使用寿命。转轮水斗内表面结构复杂，材料切除量大，加工效率不高，大长径比插铣刀加工易颤振等问题一直困扰着水轮机制造企业。本论文具体研究内容包括：　　首先，建立插铣瞬时切削力模型，通过切削力系数辨识实验，求得切削力系数，实验结果表明切削力系数与瞬时切厚呈幂函数关系，通过曲线拟合确定切削力系数与瞬时切厚的函数关系式，应用Matlab对插铣瞬时切削力仿真，经过仿真结果与实验测得的切削力信号对比，验证了切削力模型的正确性。　　其次，建立三自由度插铣动力学模型和瞬时切厚模型，应用半离散法求解动力学微分方程，应用Matlab编制稳定域仿真程序，获得插铣加工切削稳定性叶瓣图，通过实验验证稳定性叶瓣图的正确性；研究刀具参数对插铣切削稳定性的影响，为转轮水斗内表面粗加工高效插铣提供技术支撑。　　然后，通过分析转轮水斗内表面加工工艺特点，选择使用三轴机床进行插铣粗加工，选择区域最深点为预钻孔位置，将内表面进行分层加工，把球头刀等残留高度法应用到插铣工艺，制定刀具轨迹运动策略，应用 UG软件 CAM模块生成数控加工刀路轨迹，并进行计算机仿真加工，分析内表面加工结果。　　最后，提出一种给定主轴转速下每齿进给量及径向切深的优化方法，以最小插铣加工过程时间为目标函数，并建立一系列约束条件，应用遗传算法优化切削参数，通过比较各组切削参数的插铣加工时间，确定优化结果。　　本文以转轮水斗为例，研究此类狭长勺型结构件的内表面粗加工插铣工艺，针对内表面加工效率低，加工困难等问题，从工艺规划，加工稳定性和切削参数优化三个方面进行研究旨在插铣加工切削稳定的前提下提高插铣加工效率，对实际狭长勺型结构件的数控加工具有一定指导意义。