高速铣削加工作为先进制造技术的基础共性技术之一,被广泛应用于航空、航天、能源、轨道交通以及金属铣削加工等行业,具有广阔的应用前景。铣削加工过程中,在远低于额定功率下出现的剧烈振动(铣削颤振),降低零件加工质量和加工效率,严重影响刀具和数控机床使用寿命,导致高档数控机床无法发挥主要优势。因此,围绕铣削过程中由再生型颤振引起的铣削稳定性问题一直是当前研究的热点,具有很高的工程应用价值。然而,传统的铣削稳定性研究尚未考虑数控机床零件加工位置和进给方向变化对刀具端点频率响应函数的影响,导致预测的铣削稳定性叶瓣图和无颤振铣削工艺参数具有不确定性。针对该问题,本文以加工工艺系统为研究对象,对铣削过程动力学建模和铣削稳定性预测以及铣削参数优化进行了研究,主要研究内容如下:首先,对铣削过程动力学建模和铣削稳定性预测方法进行研究。建立了考虑瞬态铣削厚度的动力学模型,并在传统铣削稳定性预测原理基础上引入进给方向的影响,提出考虑进给方向的铣削稳定性叶瓣图绘制方法。通过该方法可以准确得到铣削稳定性叶瓣图,为工艺参数的优化选取提供理论依据。然后,对铣削过程中机床零件加工位置、进给方向和铣削参数对铣削稳定性的影响进行探讨,获取各因素改变时的稳定性叶瓣图。在此基础上,本文提出基于正交实验的广义机床加工空间铣削稳定性研究方法。该方法采用正交实验设计不同的工艺方案,通过锤击模态实验获取每个方案对应的刀具端点频率响应函数,进而结合铣削稳定性理论分析计算以机床加工位置、进给方向和铣削参数为变量的铣削稳定性表征参数预测信息。最后,本文基于支持向量回归机和遗传算法进行了铣削稳定性预测和优化研究。建立广义加工空间铣削稳定性支持向量回归机预测模型,通过对比铣削加工实验和支持向量回归机模型预测结果,验证该支持向量回归机预测模型的有效性,进而基于该预测模型进一步研究铣削稳定性在机床加工空间的演化规律。以铣削工艺参数为变量建立优化模型并采用遗传算法求解,获取广义加工空间具有最大材料切除率的工艺参数优化配置,结合加工实验验证该优化配置的准确性。