近年来,随着高速铣削应用越来越广泛,摆线铣削刀轨被越来越多地应用于狭窄型腔铣削的粗加工中。但由于摆线刀轨规划策略的理论尚不够完善,在复杂型腔刀轨规划的实际应用中存在刀轨冗余较多、不同周期材料去除率波动严重、空切行程过长影响效率等问题。针对上述这些问题,本文围绕基于进给速度离线预测优化的型腔摆线加工方法进行研究,主要内容包括:(1)建立了变半径摆线刀轨的参数化模型。对比分析了恒步距(S)与恒径向切深(Rdc)的摆线生成策略,建立了型腔中心线轨迹连接与规划的数学模型,提高了变半径摆线数学模型对复杂型腔的适应性、改善了刀轨冗余。同时,该模型易于编程实现。(2)提出了基于机床进给特性的进给速度离线预测优化方法。通过满足机床进给特性,规划了摆线的最优切削行程进给速度,以及可控制材料去除率超标的摆线最优空切行程进给速度;通过在空切行程与切削行程连接处的预测并提前减速,避免了连接处的材料去除率超标问题;验证了以材料去除率和切削力为优化目标的两种优化策略。(3)开发了生成刀轨的CAM程序插件。首先实现了通过SolidWorks平台获取型腔数据;其次在MATLAB平台Voronoi图算法下提取了型腔中心线数据;最后开发了本文的摆线理论与速度优化策略的实现算法。(4)搭建实验平台,对提出的理论进行了应用验证。在实验平台的基础上,从切削力与铣削效率两个方面,进行了两组狭窄型腔的加工实验、三组恒进给速度不同参数摆线的加工实验、两组基于材料去除率模型进给速度预测优化的加工实验和两组基于切削力模型进给速度预测优化的进给实验。分析结果表明,所提策略能较好地适应型腔加工、具有稳定的铣削力,并可提高加工效率,具有一定的应用价值。