水力发电作为一种清洁可再生能源一直备受国家重视,其核心部件水轮机水斗是一种型腔体,使得加工刀具必须具有一定的悬伸长度。长悬伸状态下进行插铣加工,势必会引起加工过程的剧烈振动,使得切削力激增,刀具寿命缩短。为提高插铣加工的铣削稳定性,引进不等齿距的概念,本文对不等齿距插铣过程进行了研究:首先,建立不等齿距插铣铣削力模型,通过试验分析求出各方向的铣削力系数,建立与每转进给量有关的铣削力系数函数关系;采用MATLAB进行铣削力模拟计算,并与实际测试数据进行对比,验证了铣削力模型的可靠性。其次,对刀体以及刀片的材料进行选择,对刀体部分形状进行设计。通过插铣力频域分析,以偏差平方和最小作为目标函数并采用蒙特卡罗方法对不等齿距插铣刀齿间距角度进行了优化。再次,在三自由度的动力学模型和瞬时切削厚度模型的基础上,建立不等齿距插铣刀铣削的动力学方程,通过力锤锤击刀具系统得到系统的相关参数,采用半离散方法进行稳定域求解。通过试验验证稳定域的可靠性,并分析了刀具主偏角及悬伸量对稳定域的影响。最后,用ANSYS分别对等齿距和不等齿距插铣刀进行模态分析和静力学分析,研究二者的共振频率和变形量。并在相同铣削参数下,用两把铣刀进行铣削试验,分析其铣削性能。本文主要研究不等齿距插铣刀的设计以及加工稳定性分析,为保证型腔体加工过程的稳定性提供了理论依据。