五轴铣削广泛应用于整体叶轮、叶片等复杂曲面类零件的切削加工,该类零件加工一般具有切削性能差,叶片薄、叶展长、扭曲大,易发生变形、颤振和共振等特点,其制造技术属于国际性难题。掌握这些关键零部件的高精高效制造手段是我国发展独立、强大的航空制造技术所面临的严峻挑战。在影响加工效率和质量的诸多因素中,由刀具-工件啮合引起的加工力学/动力学规律是备受关注的研究热点,其加工过程稳定性问题一直是亟待解决的难题。由于切削参数选择不当,导致瞬时切削力过大或者加工振动失稳等现象,极易引起刀具破损和工件表面缺陷等问题,铣削力建模与预测是解决切削力过大和工件变形等问题的有效方法。加工振动失稳(颤振)是由切削力的周期激励引起工件或者刀具的强烈振动,如何预测和避免颤振对提高加工效率具有重要意义。本文从五轴铣削切削力学/动力学分析入手,开展了抑制颤振的工艺参数优化和主动控制等方面的研究工作:针对由五轴铣削刀具-工件复杂啮合关系引起的切削力难以快速精确预测的问题,提出了计算切削负载的矢量分解法,建立了多轴加工切厚计算的解析模型,能直观的描述不同切削条件下刀刃的切削状态,结合切削力与切厚的线性关系模型,获得了五轴铣削力的预测模型,与实测数据比较显示该模型具有较高的预测精度,同时适用于后续的动力学分析。提出了同步预测铣削稳定性和动态加工误差的线性加速度法,与常用的半离散法、全离散法以及数值积分法相比,在相同的离散精度下,其计算速度更快,计算精度更高。该方法具有三阶局部离散误差,且满足加速度连续条件,从而具有高精度;所获得的转态矩阵维数只有半离散法等方法的1/4,从而具有高效率;对径向切深的大小没有限制,从而使稳定性分析和工艺参数优化更容易。为了抑制加工颤振,提出了刀轴矢量优化方法。五轴加工过程中,刀轴矢量变化引起刀具-工件接触区域实时变化,导致加工稳定性发生变化。结合五轴铣削切削力模型和线性加速度法,分析了平底刀粗加工和球头刀精加工中刀轴矢量对稳定性的影响规律。为了提升五轴铣削加工稳定域,提出了基于加工稳定性约束的刀轴矢量优化方法并开展了实验研究。主动控制是提高加工稳定性的重要手段之一,然而针对五轴加工工况时变条件下的再生颤振主动控制研究几乎没有,为此提出了基于傅里叶分解的颤振自适应控制方法。由于五轴铣削加工的断续切削条件时变,切入切出等条件难以测量,提出采用傅里叶级数分解切削力定性系数,设计自适应控制率跟踪傅里叶级数的系数,从而使时滞系统稳定。由于不依赖刀具-工件的实时接触状态,该方法适用于五轴铣削刀轴矢量时变工况下的颤振主动控制,有望提高五轴加工效率,最大化发挥五轴机床的加工性能。本文在铣削力学/动力学以及控制方面的工作,将对提高五轴加工的工艺性能,开发具有自主知识产权的高端数控装备提供基础理论支持和应用指导。