表面形貌是衡量五轴侧铣加工质量的重要指标。对表面形貌影响因素的分析及表面形貌的预测,是国内外机械加工领域的重要研究课题。侧铣加工由于其加工方式的差异,各加工参数对表面形貌的影响均与其它铣削加工不同,如何能对五轴侧铣加工中出现的随机形貌进行表征,建立数学模型对五轴侧铣加工随机形貌进行预测,并阐明各因素对表面形貌的作用机理,对五轴加工表面进行测量表征都是亟待解决的问题。本文基于皮尔逊分布簇建立了随机形貌预测模型,对侧铣加工中的随机表面形貌进行预测。分析了侧铣加工中加工参数、顺铣逆铣方式、刀具跳动等影响因素对表面形貌的影响;分析了刀具表面粗糙度对形貌的影响及在加工中出现的进刀痕迹;对五轴加工表面进行了测量、表征及评价。通过试验对模型进行验证并对影响因素的作用结果进行探索,主要研究内容如下:(1)针对五轴侧铣加工中表面形貌的表征与预测问题,对表面形貌生成原理进行分析,研究并建立了侧铣加工中随机形貌的预测模型。该模型结合了经验模型与分析模型的优点,利用皮尔逊随机数对随机因素进行表征,摆脱了试验条件的限制,提高了对随机形貌的预测精度。同时借助侧铣加工试验对该模型进行验证,试验表面在一定加工参数范围内,该模型较以往模型具有更好的预测精度。(2)针对五轴侧铣加工中工艺因素对表面形貌的影响进行了研究。分析了顺铣和逆铣两种不同铣削方式对表面粗糙度的不同影响,通过试验数据的统计分析实际铣削粗糙度与理论粗糙度的差异;同时详细地分析了刀具跳动对表面形貌的影响机理,提出了考虑刀具跳动情况时不同状态下粗糙度参数的计算模型。通过试验验证了该模型的准确性。(3)针对五轴侧铣加工表面进行测量,借助功率谱密度进行分析,并利用分形的方法对其进行表征,分析了分析维数与表面粗糙度之间的关系。考虑加工中颤振对五轴加工工件表面的影响,分析不同加工参数与颤振之间的关系。