五轴数控加工是复杂曲面制造的主要技术手段，本项目将五轴数控加工中刀具抽象成点-线刚体，研究点-线位形空间上的NURBS曲线设计方法，推导出球面空间NURBS曲线表达式；基于点-线运动学框架研究自由曲面刀具路径整体规划方法，并通过加工实验验证刀具路径的精度；建立了五轴数控加工刀具-工件啮合几何模型，得出插铣及点铣加工环境下动态切厚及切削力模型，实验验证了模型的精确性；加工过程无颤振是五轴数控加工保证质量的前提条件，围绕快速精确预测颤振稳定性的目标，提出了基于线性加速度假设的铣削过程稳定性预报方法，计算精度和效率与半离散法、全离散法以及数值积分法相比都有明显提高。项目成果在叶轮加工中得到应用，充实了复杂曲面数控加工CAD/CAM及铣削工艺机理研究方法和技术，对推动数字化制造方向发展具有重要的意义。