五轴加工因其加工精度高、可加工范围广和加工效率高等优点而越来越多地应用在复杂零件的加工中。刀轴方向的优劣对工件质量、加工效率、加工成本等都具有重要影响。因此,计算出刀轴方向的可行域就显得尤为重要。现有的遍历所有方向的计算方法存在需计算的刀轴方向多、计算量大的问题。针对这个问题,本文提出了刀轴拟可行域的概念,它是对刀轴可行域的一种近似,可用于刀轴优化。基于刀轴拟可行域,本文提出了一种刀轴优化算法框架。刀轴方向拟可行域的计算主要包括两部分:刀轴拟可行域的初始化求解和刀轴拟可行域的修正。刀轴拟可行域的初始化求解主要是依据相邻刀触点拟可行域的相似性,采用边界追踪的方式依次获取所有刀触点的刀轴拟可行域。刀轴拟可行域的修正主要是针对复杂障碍物的情景,以迭代更新的方式进行刀轴拟可行域修正和刀轴方向优化。基于刀轴拟可行域,本文提出了一种减小刀具磨损的刀轴优化策略。在刀轴拟可行域内,以刀轴方向连续性为约束,提高刀具使用寿命为目标,采用遗传算法的方式对刀轴方向进行优化,均匀化刀具磨损。最后,以槽工件和叶轮为实例对本文提出的算法进行了仿真和切削加工实验。仿真结果表明,本文提出的刀轴拟可行域更新算法能够高效地解决干涉问题。仿真和加工结果表明,对比采用固定前倾角和侧倾角的加工方式,本文提出的刀轴优化算法能够有效提高刀具使用寿命。