曲面薄壁件在性能上具有轻便、比强度高等突出优势,在工业领域应用广泛。相对于传统球头铣刀低效的点铣加工,球头鼓锥形铣刀更适用于曲面的高效高精度加工。其鼓锥形部分可以和曲面线接触,大大的降低刀具轨迹数量,提高生产效率,同时球头部分还可以对拐角处进行清根。铣削力是机械加工中重要的物理量之一,对加工质量、加工精度以及生产成本等方面都有很大的影响。建立切削力预测模型对实际生产加工以及加工变形、颤振等理论分析都有很重要的意义。颤振是加工时常见的一种现象,不仅会影响加工质量、损坏刀具,同时为了避免发生颤振需要降低材料去除率,限制了加工效率。曲面薄壁件刚度较弱,在加工时极易发生颤振。如何避免颤振,确定稳定加工的切削参数区间一直是学术研究的重点。针对以上问题,本文解析计算了球头鼓锥形铣刀曲面五轴加工的切削区间,建立了切削力学和动力学模型,将多频法扩展应用于预测铣削加工的稳定性,求解稳态加工的极限切削深度。主要研究内容如下:（1）采用了微分离散和降维映射的方法,将工件曲面在每个刀位点处近似为斜平面,大大降低切削区间分析的复杂程度。基于球头鼓锥形铣刀的轮廓参数,构建了等导程螺旋刀刃曲线的表达式。将刀刃曲线离散为刀刃微元,解析表达了刀刃微元参与切削的空间约束条件。对刀刃微元逐一判断以确定刀刃切削区间的上下界点,并通过黄金分割算法提高上下界点的求解精度。（2）将刀刃微元的铣削视为直刃斜角切削,同时考虑剪切作用和犁切作用引发的切削力。构建了与工件材料、刀具参数及切削参数有关的轴向、径向和切向剪切力、犁切力系数表达式,确定了微元斜角切削中的未变形切削厚度、刀刃微元长度和刀刃微元宽度,从而建立了刀刃微元的斜角切削力模型。将三个方向的微元切削力通过空间转换矩阵统一到刀具坐标系下,通过刀刃切削区间对微元切削力积分获得一条刀刃所受的切削力,将所有刀刃所受的切削力求和获得刀具所受的铣削力。构建方向余弦矩阵求解出工件坐标系下的铣削力。（3）曲面薄壁件法向刚度最弱,并且发生颤振时对工件表面质量影响最大,因此将其他方向视为刚体,构建了法向上的铣削动力学模型。将多频法扩展应用于预测球头鼓锥形铣刀五轴加工曲面薄壁件中的稳定性,求解稳态加工的极限切削深度。根据主轴转速区间以及与其一一对应的极限切削深度生成稳定性叶瓣图。为提高极限切削深度的求解精度,考虑刀位点处工件动力学参数的时变特性。