微细铣削加工是具备良好的工程应用价值的精密制造加工技术,但微细铣削加工表面质量难以直接测量评估,且表面生成机理研究尚未得出成熟理论模型。因此本文以球头微细铣削加工为实验方法,以加工表面生成过程和微尺度效应为理论基础,深入研究了球头微细铣削加工后表面形貌的理论模型,以及微尺度效应对微细铣削表面形貌的影响等关键技术问题,完成了如下工作:首先对微细铣削过程中的坐标变换进行理论分析,得到球头微细铣刀任意刀齿切削点在工件坐标系中的变化规律,从而为后续的Z-Map算法表面整体形貌仿真建模提供理论基础。之后通过使用Z-Map算法进行微细铣削生成表面整体形貌仿真建模。该算法通过将工件表面划分网格,并用离散后的网格节点描述工件表面各位置处高度信息,从而通过不断迭代计算,最终得到球头微细铣刀铣削加工表面的表面整体形貌仿真结果。再次通过数学计算得到刀齿钝圆半径与最小切削厚度两个微尺度效应作用下微细铣削加工表面残留轮廓的表现形式。经理论分析发现当同时考虑两微尺度效应时,沿槽深方向的不同高度截面内,球头微细铣刀铣削加工表面的表面残留轮廓峰值基本相同,且选用刀具后角较小的球头微细铣刀以及采用较小的每齿进给量均能有效提高微细铣削加工的表面质量。最后通过球头微细铣刀铣削加工实验,得到了球头微细铣刀铣削加工表面形貌实验结果,之后采用平均相对误差和功率谱密度值两种分析方法,对比分析了球头微细铣削仿真模型仿真结果与实验结果间的偏差,从而最终验证理论仿真模型的正确性。