如今,随着加工制造业以及航空航天等前端领域的发展,我国对优良高端装备的需求越来越迫切,广泛应用于该领域的精密复杂曲面零件在加工效率、成形精度及成品率等指标上被提出更高的要求。复杂直纹曲面是该类复杂零件的典型特征,一般通过多轴联动数控机床侧铣加工成型,但在加工过程中刀具始终按照理想轨迹运动而并未考虑刀具变形的影响,从而导致其加工精度问题。据此,本文基于对复杂直纹面几何特征的分析,对加工刀位轨迹点规划、铣削力建模以及刀具变形误差预测与补偿的相关理论与策略进行了深入研究,旨在提高该类复杂曲面零件的整体加工质量与加工合格率。主要内容为如下三个部分:基于对复杂直纹曲面几何特征的分析,提出了针对其侧铣加工的刀具轨迹点规划策略,包括用来确定刀具轨迹点位置的以直纹曲面边界准线为基准的等弓高误差插补方法以及确定插补位置处刀具位姿的规划算法。设计仿真实例,通过与软件自动生成的刀位轨迹进行对比验证了本文规划方法的优越性,实现了在弓高允差范围内刀位轨迹点尽可能地少,加工表面的弓高误差保持均匀。基于五轴数控机床的运动学分析,建立了考虑刀具跳动、单多齿切削以及复杂加工轨迹的铣削力预测模型,包括加工过程中刀具相对于工件的坐标转换关系的建立、刀具偏心的定义与参数识别、基于点云离散法对刀具与工件有效接触范围的分析以及运用参数化补偿的思想提出一种等效瞬时未变形切屑厚度模型。设计加工实验,通过仿真值与实测值对比验证了本文建立的五轴侧铣加工铣削力模型的准确性。在侧铣加工中刀具所受铣削力实际分布情况的分析下,通过沿工件表面法线方向挠度变形的叠加对刀具变形进行了准确预测。针对刀具变形的具体分析,提出了更为准确的刀具位姿调整准则,结合变形误差镜像迭代补偿原理实现了加工中刀具变形误差的离线补偿。此外,运用最小二乘法建立了变形补偿值与对应径向铣削力之间的函数关系。设计对比实验,通过补偿前后的工件表面轮廓误差的对比验证了本文变形误差补偿模型的有效性,实现了复杂直纹面特征零件整体加工表面精度的提升。