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针对叠层复合材料的微小孔加工,提出了阶跃式多元变参数振动钻削新方法.在钻入、钻中、交互区和钻出的多区段钻削模型基础上,分析了交互区的分厚切削特性、自然分屑特性和多倍分离断屑特性.以入钻定位误差、孔扩量、出口毛刺高度作为钻削过程质量评价指标,进行了多元正交多项式回归优化试验.结果表明,阶跃式多元变参数振动钻削显著提高了孔的加工精度,是实现叠层复合材料微小孔加工的一种有效的优化加工方法.