切削力研究及切削参数优化对于弧齿锥齿轮数控铣齿机提高切齿效率、改善加工质量具有重要意义，也是弧齿锥齿轮开发设计重要的基础性数据。本文从提高弧齿锥齿轮数控粗加工效率和精加工齿面精度出发，以最新的数控铣齿加工理论、啮合仿真技术、优化算法为基础，利用动态切削力仿真、切削参数多目标优化、齿面精加工平均残余高度仿真等方法，对弧齿锥齿轮数控加工过程进行物理仿真和实验研究。论文的主要研究成果和创新点如下：(1)根据成形法加工弧齿锥齿轮的几何理论，推导了任意时刻未变形切屑厚度和切屑宽度的计算公式，建立了成形法加工弧齿锥齿轮大轮的动态铣削力模型，通过正交实验标定了铣削力系数，编写了成形法加工弧齿锥齿轮大轮动态切削力仿真程序。为验证动态切削力模型的有效性，设计了实验装置。动态切削力计算结果和实验结果的相对误差不超过±15%，证明了切削力建模和仿真的正确性。(2)基于四轴数控铣齿机滚切法加工弧齿锥齿轮的几何原理，推导了粗铣小轮过程中切削层瞬时未变形切屑面积的计算公式。采用传统切削力模型，建立了滚切法加工弧齿锥齿轮小轮的切削力计算方法，开发了切削力仿真程序，并设计了验证方案。结果表明：采用不同切削用量时，相应的主电机电源输入功率计算结果与主电机变频器输出功率测量结果幅值基本一致。(3)提出了一种瞬时切向切削力基本恒定约束下的变进给速度控制方法。该方法以成形法加工弧齿锥齿轮的瞬时切削力模型为基础，通过使铣齿机NC代码进给速度关键字的值动态变化，实现了变进给速度控制，达到了减小切削力波动，减小数控铣齿过程中的振动、异响，提高数控铣齿的质量和加工效率，延长刀具的使用寿命的目的。并通过成形法加工实验验证了此方法的可行性。(4)给出了一种基于和声搜索算法（HSA）的弧齿锥齿轮粗铣参数优化方案，它以单件最短工序时间（最大生产率）和单件最低加工成本为目标函数，以刀片的许用最高切削速度，切削功率，刀具耐用度为约束条件，以切削速度，X、Y联动轴移动速度，单步插补度数为优化变量，建立了数控滚切法粗铣弧齿锥齿轮切削参数优化模型。用MatLab编写优化程序，最终获得最佳的粗铣切削用量，并通过某具体实例验证了所建模型的有效性。(5)依据数控滚切法精铣弧齿锥齿轮的加工原理，建立了齿面平均残留高度与切削参数（切削速度，联动轴移动速度，单步插补度数）间的解析关系，分析了切削参数对齿面平均残留高度的影响规律，并通过实验验证了结果的正确性。研究表明：刀片切削速度增加可以降低齿面的平均残留高度，但效果不明显；联动轴移动速度增加时齿面平均残余高度略有增加；单步插补度数能显著影响齿面平均残余高度。齿面平均残余高度可以作为预估齿面粗糙度的指标。