五轴铣削加工因其良好的复杂曲面加工能力,在航空航天、轨道交通、汽车模具等高端制造业中得到广泛应用。然而,五轴铣削加工过程中不断改变的“刀件”切触区导致其力学行为复杂,易产生加工颤振、变形、刀具快速磨损等加工缺陷,制约了五轴铣削加工效率及加工质量的提升。在金属加工过程中,切削力是影响刀具-工件振动、颤振、切削温度、刀具失效、工件尺寸精度和表面粗糙度的关键因素,基于铣削力的加工工艺优化及加工过程监控是提升五轴铣削加工能力的重要途径之一。目前,基于切削原理及试验方法建立的切削力机械模型应用较为广泛,该模型将切削力看作是切削力系数与切削厚度及切削宽度的乘积,其中有关切削力系数与切削宽度的研究已经取得了一定进展,但瞬时切削厚度求解,主要采用的解析法、Z-Map离散等方法在五轴铣削加工瞬时切削厚度求解过程中面临鲁棒性差、求解效率低等瓶颈问题。为此,提出基于实体模型布尔运算的瞬时切削厚度求解方法。论文具体研究内容如下:1.基于微分几何原理,建立球头铣刀等导程螺旋刀刃曲线数学模型,同时根据刀具半径、螺旋角等结构参数,基于Siemens NX软件构建球头铣刀三维实体模型。2.根据五轴铣削加工原理,运用基于实体造型技术的布尔运算法,建立球头铣刀五轴铣削已加工工件表面模型及切削厚度求解模型;研究球头铣刀刀刃的离散方法,提出等角度离散瞬时切削厚度求解方法。3.基于传统瞬时切削厚度求解模型以及铣削力试验结果,对比分析所建立模型的准确性,结果表明,基于布尔运算求解方法可有效获得五轴铣削加工瞬时切削厚度。4.研究不同刀具刃线形状在不同刀具位姿下的瞬时切削厚度,对比瞬时切削厚度随刀具转角的变化规律,优化刀具刃线形状。