随着制造业的飞速发展,人们对制造技术提出了新的要求。航空零件具有复杂的外形,极高的质量要求,材料去除率大的特点。因此,航空结构件的制造水平体现了各国制造业的实力。五轴机床是制造航空零件的基础,但当前不合理的加工参数导致了加工质量低,加工时间长的后果。本文以S形试件为研究目标,通过刀具工件瞬时接触轮廓、切削力建模和进给速度优化等关键问题进行了深入理论研究,旨在提高五轴机床的加工质量和效率。主要内容分为三个部分,分别如下:提出一种新的刀具与工件瞬时接触计算方法.综合运用曲线偏移,空间矢量合成等几何方法,构建了瞬时刀具与待加工表面的几何关系。同时选定的试件进行计算。设定合理的加工参数,计算任意时刻下刀具与工件的瞬时接触点坐标和瞬时切入角。并与现有计算方法进行对比,评价所提出方法的优势。这为下一步计算切削力模型提供了参数支持。建立了基于离散法的五轴侧铣的切削力模型。对切削力模型中的瞬时未变形切屑厚度进行了重点分析,同时考虑了刀具偏心,刀具路径等因素。根据所提出的瞬时未变形切屑厚度方法,利用Matlab仿真出结果并与现有方法进行对比。然后代入切削力计算模型中仿真出切削力。设计实验并选择相同的加工参数,使用Kistler测力仪测出工件坐标系下刀具受力。将仿真值和实验值进行对比,验证所提出方法的准确性。结果显示本文的方法可以更有效地对五轴侧铣加工中的切削力进行预测,为下一步进行五轴侧铣进给速度优化提供了理论基础。提出一种新的基于恒力控制的进给速度优化方法。首先提出一种拟合的瞬时未变形切屑厚度,并与第二部分的仿真结果进行对比以验证其准确性。然后将拟合的瞬时未变形切屑厚度代入切削力计算模型并反解出进给速度关于峰值切削力和每齿进给量的显示表达式。在验证实验中,根据第一部分提出的方法计算出刀具与工件的瞬时接触点,进而计算出每个刀位点的切入角。然后,选择一个预定的切削力和适当的每齿进给量。将切入角、预定的峰值切削力和每齿进给量等参数代入进给速度的显示表达式,即可得到每个刀位点优化后的进给速度。通过切削力实验验证了所提出方法的准确性。使用Taylor表面轮廓仪测量优化前后的表面粗糙度,结果显示优化后的表面质量有所提高。同时该方法为提高五轴侧铣加工效率提供了理论支持。