数控铣削过程铣削力建模和仿真是虚拟制造技术的重要研究内容,也是铣削过程物理仿真的基础。本文综合运用微分几何理论、金属切削理论和切削动力学、机床实验技术和计算机仿真技术,以圆柱螺旋铣刀和圆柱球头铣刀为研究对象,对铣削过程的铣削力建模和仿真进行了系统深入地研究,并取得如下研究成果:1.建立了圆柱螺旋铣刀的铣削力模型。应用微分几何理论,描述了圆柱螺旋铣刀的几何特性,在此基础上,根据铣刀瞬时切削面积与铣削力的理论关系,采用三元切削理论建立了三维局部铣削力模型,导出了整体铣削力模型。2.建立了圆柱球头铣刀的铣削力模型。采用理论分析与实验研究相结合的思路,根据简化切削力理论,建立了基于球面螺旋线的刃线几何模型、局部铣削力模型和球头铣刀整体铣削力模型。3.对圆柱螺旋铣刀和圆柱球头铣刀的铣削力进行了试验研究。首先设计了正交试验,并在高速五轴数控加工中心上利用圆柱螺旋铣刀和圆柱球头铣刀进行了切削试验,得到了铣削力实测数据,为铣削力建模及仿真奠定了基础。4.在MPSS V1.0软件的基础上,开发了数控铣削过程的物理仿真软件MPSS V2.0。采用已建立的各种铣削力物理仿真模型作为软件开发的主要依据,基于Visual C++编程软件,开发出了具有铣削力实测数据文件读取、加工过程参数设置、模型参数识别、仿真参数存储、仿真数据生成、二维和三维图形显示等功能的铣削过程物理仿真系统。5.将数据库技术应用到铣削过程物理仿真系统中。在铣削仿真过程中,为了省去重复的输入各种参数的麻烦,在仿真系统中添加了各种参数对话框,并使对话框与数据库联接起来,实现对各种加工参数的存储、自动填充、更改等功能。论文工作为丰富虚拟制造加工过程的建模理论体系,提高铣削过程稳定性和加工质量,开发实用的铣削加工过程物理仿真系统奠定了坚实的基础,对发展数控加工技术和指导实际生产具有一定的参考意义。