社会生产对能源需求的不断增大使核电行业有了迅速的发展,而作为核岛内七大关键设备之一的核电主管道,起着防止放射性物质外泄、输送含有放射性物质的压力水和保持压力边界完整性的功能,这就对管道的内外表面加工质量就提出了较高的技术要求(内表面加工质量精度要求达到Ra3.2μm)。该部件属于大长径比管道结构特征,采取传统加工方法刀具与工件容易发生干涉,且刀具伸入过长刚性会不足,切削状态亦不稳定,因而开展其加工质量研究具有重大意义。本课题组前期工作中已经完成了一套内置导轨弯管内表面铣削加工装置设计。本文就是以该装置为原型,在充分分析其设计方案及设备加工工艺特点的基础上,将影响球头铣刀铣削加工弯管内表面质量的因素(主要是几何因素)纳入该设计方案可实现的表面加工质量仿真建模考虑中。通过研究表面形貌仿真算法和弯管内表面粗糙度值Ra的计算方法,构建了内表面加工质量预测的仿真模型。仿真模型采用MATLAB编程计算和图形输出,并对仿真算法中刀刃离散点数、刀刃切削参与区域范围选取、最小时间步长等进行了优化,提高计算效率。随后通过等条件小区域数控铣削加工实验,模仿装置走刀特点,验证仿真模型的有效性。该数学模型可以方便快捷的对该内表面装置加工表面质量和形貌特征结果进行预测,模拟的表面微观几何形貌特征与实测结果基本一致,粗糙度值相对误差不超过16%。利用该模型可以进行各因素对加工表面质量的影响规律分析,为核电主管道以及类似弯管内表面的加工质量预测研究提供一些依据和参考。