超精密加工技术是一种精度极高的机械加工技术,能够获得亚微米级形状精度以及纳米级表面精度的制品,主要应用领域为核能、集成电路以及航天等高端科技领域。超精密铣削是超精密加工技术的一种,是超精密加工众多加工类型如车削、磨削和飞切等加工技术中应用最广泛的机械加工技术,其具有优秀的三维加工能力,常被用于微小零件和复杂结构的加工上。对超精密铣削的切削机理的研究是提高加工稳定性的重要过程,同时有利于提高加工质量、降低加工成本、延长刀具寿命、优化铣削参数。本文针对单点金刚石球头铣刀的超精密铣削力,展开了理论建模和实验研究,其主要工作内容总结如下:（1）铣削力模型建立。对铣刀的几何形状和运动进行了准确的数学描述,推导了测力仪信号转化到铣削刃坐标系的变换方程,分别采用实体模型法和Z-MAP法对刀具和工件的接触区域进行了建模。通过研究分析刀工接触模型,最终建立了基于高速铣削力模型并且考虑铣刀球面受力的超精密铣削力模型。（2）铣削力模型求解。首先,使用了ABAQUS有限元仿真软件确定了加工材料黄铜的最小铣削厚度和刃口半径的关系;然后,使用MATLAB编程模拟铣削过程刀具和工件的位姿变化,得到了铣削刃和球面的瞬时铣削厚度;最后,研究了铣削过程中铣刀受力的情况,采用有限仿真法和平均铣削力法求解铣削力系数,完成了求解铣削力系数。（3）铣削实验研究。进行了多组铣削力测量试验,得到了球面铣削力系数和铣削刃塑性区铣削力系数辨识结果,将建立的铣削力预测模型和试验测得的铣削力对比,两者具有良好的一致性。综上,本文建立的超精密铣削力模型,结合了刀工接触模型和高速铣削力模型,实现了对单点球头铣刀在超精密铣削过程受力变化趋势的准确预测,对今后研究人员进行铣削力建模具有一定的参考价值,并且有利于超精密切削机理的进一步研究。