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球头铣刀三维曲面加工在模具、汽车、航空航天等制造领域有着非常广泛的应用背景。铣削力是数控铣削加工中最重要的参数之一,影响着铣削加工过程的各个方面。刀具切触区域(CWE)界定了刀具与工件的实际切触情况,是铣削力研究的基础,曲面加工中的刀具切触区域通常沿着刀具轨迹不断变化。因此精确确定球头铣刀三维曲面加工的刀具切触区域,是研究三维曲面加工铣削力的核心内容。本文针对球头铣刀三维曲面加工的刀具切触区域建模及铣削力预报进行研究,主要研究内容和工作如下：(1)针对沿任意刀具轨迹的三维曲面加工,采用微分方法,以每齿进给量为间隔,将三维曲面铣削过程看成是由一系列沿刀具轨迹顺次连接的微小斜平面加工的组合。根据各微小斜平面加工的起止刀位点位置,建立了一种能够精确描述曲面加工中进给方向任意变化的数学模型。(2)以斜平面加工为研究对象,引入空间坐标系旋转变换的思想,分析了刀具切触区域的边界曲线计算方法,并建立了各边界曲线的交点坐标计算公式,以精确界定刀具切触区域的空间封闭几何。进而提出了一种适用于球头铣刀三维曲面加工的刀具切触区域半解析模型。(3)基于已建立的CWE半解析模型,分析了球头铣刀切削刃曲线与CWE边界曲线之间交点的计算方法,对计算球头铣刀三维曲面加工的切削刃切触片段的程序模块进行了研究开发。(4)对未变形切屑厚度模型进行了改进,以适应球头铣刀三维曲面加工的切削几何条件变化。通过仿真计算沿刀具轨迹的各微分斜平面加工的铣削力,从而对整个三维曲面加工过程的铣削力进行了预报研究。并通过实际的铣削加工实验,对本文铣削力预报方法的有效性进行了验证。