本报告对复杂型腔高速切削加工过程中刀具轨迹规划进行了深入研究。高速切削加工的切削速度要比常规切削速度高5～10倍以上，若刀具轨迹规划不合理，在切削过程中会引起切削负荷突变。高切削速度与高进给率下切削负荷突变产生的破坏性行为，会直接导致加工质量下降、刀具破损与机床主轴损伤。因此本文提出基于水平集方法的智能刀具轨迹规划方法。同时，针对加工过程的稳定性问题，研究了每齿进给率对加工稳定域的影响。通过铣削试验，研究了线性与非线性切削力模型的切削力系数拟合方法，并通过试验与仿真研究径向切宽对最大切削力的影响及进给率变化对平均切削力的影响。主要的研究工作及成果总结如下：　　 1.提出了基于水平集方法的型腔嵌入表达模型及螺旋刀具轨迹规划方法。引入曲率流运动，通过求解Hamilton-Jacobi系统方程进行型腔可加工区域的识别，且利用隐函数进行不可加工区域的几何量计算。根据加工精度的要求，构造水平集方程的速度函数，实现型腔边界的低曲率偏置。通过建立相邻偏置线间的对角线，实现复杂型腔的低曲率螺旋轨迹规划。基于水平集方法的刀具轨迹生成的优点是型腔边界在偏置的过程无需处理复杂的拓扑变化，且曲率流的平滑作用也不需检测高曲率角点。与传统的生成螺旋刀具轨迹方法相比，不需要设置复杂的求解偏微分方程的边界条件。　　 2.针对具有狭长特征的复杂型腔，提出隐式的智能刀具轨迹规划方法。利用快速推进法实现型腔的中轴变换，其优点是自动选择初始拓扑节点，且能够处理带孔几何结构的中轴变换，使其能方便处理复杂带岛型腔。根据中轴变换的性质，确定型腔中轴上最大内切圆的圆心及半径，通过设定狭长区域与非狭长区域分割的内切圆半径阈值，实现根据型腔特征的区域分割。利用符号距离函数的特性，进行非狭长区域的区域合并，然后在不同区域分别构造大圆弧刀具轨迹及螺旋刀具轨迹，从而实现复杂型腔的智能刀具轨迹规划。　　 3.根据数控加工试验进行铣削稳定性分析。在建立平底刀线性与非线性切削力模型的基础上，研究了以加工过程中的动态位移为变量的切削过程稳定性分析的一维模型与二维模型。通过切削加工实验，进行线性与非线性切削力模型的切削力系数拟合，并研究了径向切宽对最大切削力的影响及进给率对平均切削力的影响。最后利用切比雪夫配点法，研究了每齿进给率对加工过程的稳定性的影响。