磨料水射流工艺是利用高速水射流加速磨料、对工件材料进行冲蚀去除的特种加工方法,具有小切削力、低切削热、广泛的材料加工适应性等独有特点,与传统机械加工相比,在难加工材料上具有成本低、材料去除率高和已加工表面质量良好的优势。针对航空航天工业中广泛应用的钛合金壁板类零件,磨料水射流铣削工艺具有较强的适应性,在满足较高材料去除率的同时极大程度地减小工件变形,是这类零件的替代加工方式。磨料水射流铣削工艺是近年来特种加工的新热点,通过对水压、进给速度、靶距、磨料流量、轨迹间距等加工参数的综合调控,可以实现对工件表面材料去除的图案与深度控制。但性能波动、环境干扰等都不利于保证已加工表面的深度目标与铣削质量,使铣削表面出现条纹、凹坑与无规律起伏等缺陷特征。为了改善铣削质量与降低缺陷,本文以实验研究与数据分析的方式对铣削规律进行探究,提出参数优化方法,为工业应用提供理论与技术基础。本文介绍磨料水射流的产生过程、分析塑性材料的去除过程,说明了在加工全程中存在射流的能量波动,会在已加工表面造成特定的纹理图案,并预测了射流对工件的冲击力范围。以单次直线铣削的方法进行了单因素实验与正交试验,获得了工艺参数对射流加工能力的作用规律及影响程度顺序,提出了可应用至平面铣削的轮廓筛选方法。采用响应曲面法Box-Behnken设计在已优化的参数范围内进行平面铣削实验,提出以平均铣削深度和表面峰谷高度作为铣削质量的评价标准,对各加工参数进行单因素和交互作用的定性和定量研究。根据实验结果,利用白金汉定理进行平均铣削深度的回归分析与半经验模型建立,经数据验证可用来预测实验范围内的加工结果,也可以平均铣削深度为导向,配合工艺参数对加工能力的影响程度顺序进行加工参数指派。在现有的铣削数据基础上,提出铣削参数的选择可遵循材料去除优先策略与表面平整优先策略,在此基础上尝试多次铣削了相同位置,验证了平均铣削深度的叠加性。最后对典型的平面铣削轨迹提出了排布策略,并利用本文所述的加工参数选择方法对给定不同铣削深度的复杂平面图案进行了铣削实验,验证了参数优化与轨迹排布策略的可行性。