近年来,数控技术正向着高效率、高精度和高智能化方向快速发展。因此,为提高数控机床的自动化生产程度,以精度和效率为目标,优化各种数控加工的参数,并把优化的参数进行优选,是一个既紧迫又极具有实际意义的问题。数控切削加工工艺参数是数控切削加工过程的基本控制量。数控切削加工工艺参数的优化是数控切削加工过程优化的基础,它不仅决定着数控加工技术的水平和效率,而且也决定着产品的制造质量和使用效果。本课题拟以控制椭圆抛物面在Z轴正向的一个分支的切削力数值及波动,以及提高其加工质量为目的,对切削力仿真与数据采集系统分别进行了开发,并结合切削实验对数控铣削刀具轨迹给予了优化,同时,也对曲面曲率对切削力的影响进行了研究和优化。首先,在微元法建模的基础上建立了球头铣刀铣削椭圆抛物面的主切削力预报及曲面曲率对铣刀切削力影响的数学模型。并分别对所建模型进行了相应的解析计算。随后运用MATLAB语言编写了主切削力预报的模拟仿真系统。本系统采用人机交互界面的方式实现人机对话,并可根据实际加工工况随时改变所要求的条件。它具有界面清晰、操作简便的优点,可用于加工现场的主切削力的预报。其次,本文在现有的硬件及软件的基础上,设计和开发了切削力的采集及分析系统。硬件主要包括测力仪、桥式电路、动态电阻应变仪、放大器以及北京瑞博华公司生产的AD7202数据采集卡组装的采集盒;软件则是在瑞博华公司开发的硬件接口软件的基础上,利用图形化语言及虚拟仪器开发程序LABVIEW平台设计出的。本软件可以实现切削力的动态采集、数据存储及相关的分析,基本满足了本课题对于数据分析的要求,具有设备简单、成本低廉、使用方便的特点。最后,在经过了充分准备的条件下,作者对球头铣刀铣削椭圆抛物面时的主切削力进行了大量的实验研究,采用了切削不同形状抛物面与不同的切削方式相结合的方法,把采集到的数据与所建数学模型的仿真数据进行了全面的比对,由此选出了使切削力数值及波动性均较小的优化刀具路径轨迹。并对球头铣刀切削复杂曲面时的刀具路径进行了相应的优选。