整体叶轮作为典型的曲面薄壁件,在航天、船舶、化工及其他工程领域被广泛应用,叶轮制造水平极大影响着装备的性能和可靠性。整体叶轮常选用五轴数控机床进行铣削加工,因铣削力作用,导致薄壁叶片产生加工变形,造成加工误差。本文以五轴数控铣削技术为基础,对锥度球铣刀铣削力进行仿真和预测。研究铣削力对薄壁叶片加工变形的影响规律,计算加工误差并修正铣削刀路,从而提高薄壁叶片加工表面精度。首先,本文对整体叶轮进行数字化几何建模,并对侧铣刀路生成算法展开研究。基于NURBS技术,构建直纹叶片曲面模型,完成了整体叶轮几何造型;针对半开式整体叶轮,进行工艺路线设计、铣削参数设定、工装夹具设计、铣刀铣选型等工作,完成了五轴数控铣削工艺规划;基于最小二乘法理论,实现了直纹叶片侧铣刀路生成算法,与两点偏置法等算法相比较,极大降低设计误差(欠切/过切量);分析德马吉DMU-70V非正交五轴数控机床结构特点,计算机床运动链关系,进行刀路后处理软件开发;基于VERICUT软件,创建了 DMU-70V五轴机床加工仿真平台,监测叶轮铣削过程中的刀-工干涉情况,保证了 NC代码准确性及安全性。其次,本文完成了锥度球铣刀力学模型构建。研究锥度球铣刀的几何结构,采用微元铣削力理论,构建铣刀力学预测模型;设计正交试验求解铣削力系数,并实验验证了侧铣力学模型的准确性,为薄壁叶片铣削加工变形研究奠定了力学基础。再次,探究了叶片在铣削力作用下弹性变形规律。使用ABAQUS软件中生死节点方法计算刀具-工件系统变形量,分析了不同工艺参数(ap,ae,n,fz)对加工变形量的影响规律,实现工艺参数优化。计算刀位点铣削加工误差值,通过离线误差补偿技术,对刀位轨迹实现镜像补偿。最后,开展了薄壁叶片五轴铣削加工试验。设计一组正交试验分析各工艺参数(ap,ae,n,fz)对表面形貌影响规律,结果表明轴向切深ap和主轴转速n对表面形貌影响占比较大。并且设计整体叶轮五轴加工开发平台,集成几何建模、侧铣刀路规划、铣削力预测、加工变形仿真等功能,极大地降低了人工干预,对整体叶轮生产制造有一定的应用价值。