在数控加工中，数控加工仿真是关键的组成部分。随着球头刀越来越广泛的应用于数控加工，尤其是在生产加工复杂零件曲面中成为不可替代的加工工具，所以球头刀具的仿真变得尤为重要。球头铣刀铣削力仿真是球头铣刀仿真的关键组成部分，主要用于分析加工环境中各因素对加工过程的影响，预测加工结果，优化加工参数，提高加工效率。在加工零件复杂的表面形状，传统的恒速加工虽能满足零件加工的表面质量，但需要很长的加工时间，使得加工效率降低，所以在保证零件的表面质量要求下，缩短加工时间和降低加工成本是加工中关注的主要问题。基于上述认识，本文对铣削过程刀具受力及加工参数优化的研究，主要工作体现在下述几个方面：首先，论文介绍了国内外在球头铣刀铣削力建模方面的理论研究。在分析研究国内外铣削力模型的基础上，以切削力和切屑的关系为参考，建立了考虑剪切力和犁切力双重效应的球头铣刀铣削力刚性预测模型。然后，考虑刀具在复杂曲面加工中进给方向时刻变化和刀杆因受力而产生的变形，对加工过程中载荷大小的影响，建立了球头铣刀铣削力柔性仿真模型。通过正交切削实验回归出预测模型中的剪切力和犁切力系数，并通过实验验证铣削力仿真模型预测的瞬时铣削力值与实际加工中测量值吻合良好。其次，以球头铣刀瞬时铣削力模型预测的铣削力为基础，对在一定加工条件下的铣削加工中的进给速度进行优化以实现恒力切削。该恒力切削主要是根据不同刀位点处的最大切削载荷求出相应的进给率，然后再将进给率分段优化来实现的。最后将优化的进给率写回NC程序的相应刀位点处，就得到了高效、合理的NC程序。最后，论文以实际模型为例进行实验加工。仿真结果与数控加工的实际结果吻合良好，这表明本文提出的以瞬时铣削力为基础的优化进给速度方法的正确性和可靠性。