薄壁构件广泛应用于航空航天设备等重大装备中，其切削工艺理论与方法是实现结构轻量化、高效高质加工、保证力学性能与功能的核心基础。在《〈中国制造2025〉重点领域技术创新绿皮书》中，“大型轻量化整体及高强金属结构制造技术”被列为航空航天装备领域共性关键技术之一。然而，薄壁构件在切削力作用下极易发生颤振，从而降低加工效率和精度，长期以来构成了机械制造领域的技术瓶颈。近20 余年，作者围绕薄壁构件切削工艺中的动力学问题开展了系统深入的研究工作，以其阐明颤振形成机理，建立颤振抑制理论与方法，解决该类构件加工颤振的难题。

颤振本质上是切削力作用下刀具与构件变形交互耦合引起切屑厚度动态再生导致切削失稳的现象。特别是在大尺寸薄壁构件切削过程中，因刀具长悬伸和轴向大切深而极易发生颤振现象。因此，深刻阐明切削颤振形成机理是本书的重点内容，需要解决以下关键难题：

1) 刀具-刀柄-主轴系统动力学建模。大尺寸薄壁构件切削工艺具有材料去除率高、刀具使用数量多的特点，同时刀具-刀柄-主轴系统动力学参数随着大行程跨度的推移变化显著。传统模态锤击试验测试方法虽然有效，但十分有限，不适用于频繁换刀的加工现场，亟待发展刀具-刀柄-主轴系统动力学参数的建模与预测方法。

2) 铣削过程中构件动刚度演变规律及瞬时动力学参数预测。大尺寸薄壁构件初始动刚度分布随位置变化剧烈，材料去除又会进一步引起动刚度演变，使得计算规模急剧上升，甚至无法求解。因此，需发展针对薄壁构件瞬时动力学参数的有效预测方法，构建材料去除引起的动刚度演变分析模型。

3) 过程阻尼的建模与预测。对于钛合金、高强度钢等难加工材料构成的薄壁构件，往往需要在较低转速下切削成形。然而，低转速下振动频率与切削速率之比的增大会导致稳定切削域的增加，即过程阻尼现象突显。传统理论主要针对车削过程的过程阻尼，如何建立铣削加工中过程阻尼数学模型，是准确揭示包括钛合金在内的难加工材料薄壁构件铣削颤振机理必须解决的关键问题。

在此基础上，进一步开展了薄壁构件切削的颤振抑制理论与方法研究。通过添加局部配重和施加预拉应力等方法，实现了切削系统的刚度及固有频率等关键动力学参数的调控，取得了良好的抑振增效效果，研究成果在相关航空航天企业进行了推广应用。

来源：《薄壁构件切削工艺动力学理论与方法 》