本文在球头铣刀理论铣削力模型基础上，考虑高速加工切屑惯性力，建立了单元铣削力模型，并针对深型腔的加工铣刀变形，建立了球头铣刀变形铣削力模型，给出了曲面曲率变化的切入提前角和切出滞后角的切削区间模型。在许多模具和复杂零件中的曲面型腔加工需要采用细长杆球头铣刀，因此在铣刀变形铣削力模型基础上，针对动态铣削中细长杆球头铣刀振动和工件表面波纹对切削厚度的再生反馈建立了动态铣削力模型，并在ANSYS中进行模态分析，得出铣削刀具的模态固有振动频率，为球头铣刀截面系数的求解提供必要的数据。铣刀在铣削时的振动位移是影响工件加工质量的重要因素之一。本文利用MATLAB／GUI工具对动态铣削力模型和振动位移模型进行了仿真分析，研究了铣削参数对铣刀在曲面高速铣削时动态铣削力和振动位移的影响。论文通过曲面高速铣削实验实测铣削力，并与仿真结果对比，仿真与实测结果之间的相对误差较小，证明了模型的正确性。论文利用动态铣削力模型和振动位移模型对高速铣削加工中振动进行了预测研究，进而可以优化切削参数，并可为曲面高速加工中刀具运动轨迹优化提供参考，以延长刀具寿命，并提高加工工件的表面质量。