随着科技的飞速发展,越来越多的先进制造技术开始涌现。但传统的机械加工技术在制造业中依然占据重要地位。其中,铣削加工工艺在零件制造中发挥着重要作用。多轴数控加工具有诸多优点,可以加工多种复杂的零部件,因此在高端制造领域的应用越来越普遍。本文对铣削加工过程中的瞬态切除体进行建模,重点对五轴铣削进行研究,分析刀具-工件切削接触区域。建立数控程序优化模型,并对航空发动机零件典型特征进行数控编程与加工。首先,基于刀具与工件的相对运动,建立切除体模型,描述平底立铣刀和球头铣刀切削过程中的切除体形成和获取步骤,建立切除体的三维几何模型,并从几何角度分析切除体几何形态的影响因素。根据其影响因素,在UG中进行切除体的参数化建模。参数化建模便于模型的修改,可以快速得到不同参数下的模型,方便后续的研究应用。其次,对球头铣刀五轴加工的切除体进行分析。利用实验方法研究了球头铣刀加工过程中,刀具前倾角和侧倾角对工件加工表面粗糙度的影响。利用球头铣刀切除体对五轴加工中的刀具-工件切削接触区域及切削截面面积进行研究。分析了前倾角和侧倾角变化时,刀具-工件切削接触区域相对于刀尖的位置变化和切削截面面积随着刀具旋转角度的变化规律。建立了球头铣刀切除体的边界曲面和曲线方程,有利于从解析角度研究刀具-工件切削接触区域。然后,建立铣削加工数控程序优化模型,对CAM软件生成的NC程序进行优化。对于需要自定义的材料,首先利用三维有限元切削仿真或者切削试验,获得不同切削参数下的切削力和切削温度等参数,得到材料的切削数据并进行材料的定义。在进行NC程序优化时,根据设定的切削力或者切削温度的范围,优化进给量和切削速度等参数,使负载平衡,降低振动。最后,基于hyperMILL数控编程软件,对航空发动机中的复杂零件特征进行数控编程,选取半开式整体叶轮和整体叶盘基准件为研究对象。编程时,综合考虑加工的效率和加工质量等因素。在DMU-70V五轴加工中心上对钛合金TC4半开式整体叶轮和整体叶盘基准件进行加工。以上工作结合建立的模型、仿真分析与实验研究,为实现零件高效、高质量的铣削加工奠定了理论基础。