叶轮类复杂零件加工是数控技术研究领域的重点,其加工难点主要体现在叶片截面薄、曲面形状复杂、刀轨干涉严重等方面。与传统加工方式相比,侧铣加工具有工作效率高、表面光洁度好、加工成本低等优点,五坐标数控侧铣加工叶轮叶片已经成为一种趋势。侧铣加工的刀具通常以圆柱刀、圆锥刀等为代表的回转面刀具。叶轮类零件叶片曲面多为非可展直纹面,侧铣加工时存在着原理性误差。鉴于此,本文以圆锥刀为主要研究对象,探索适用于回转面刀具的共性的刀位规划方法。论文根据给出的叶轮叶片曲面的离散数据点并结合叶片曲面结构特点及CATIA功能特点,采用三次准均匀B样条插值技术,建立叶轮叶片曲面的数学模型及实体模型,为后续工作奠定基础。利用粒子群优化算法对圆锥刀的侧铣刀位规划问题进行了研究。将刀轴上一点到圆锥面的距离定义为该点对应的当量半径,给出单个刀位的最优判定条件即刀轴上各点到直纹面的距离与该点当量半径之差的平方和为最小,从而将刀具包络面向直纹面的逼近问题转化为每个刀位最优判定条件的实现问题。给出基于粒子群优化算法的求解最优刀轴轨迹面的实现过程。结合刚体运动学及实验设计方法,提出另外一种刀轴轨迹的生成策略。将刀具轴线上诸点在设计曲面上的法向投影点的集合定义为法向映射曲线,并给出一种理论特征点的计算方法,进而提出另外一种单刀位最优性判定条件,即每瞬时法向映射曲线与特征线实现最小二乘逼近。利用刚体运动学方法将刀轴位姿用3个回转与3个平移运动参数描述,建立起单刀位优化条件与6个运动参数的非显性的函数关系。采用拉丁超立方的试验设计方法求解获得最优的刀轴轨迹面。