钛合金材料的切削加工中普遍存在切削力大、加工效率低、刀具磨损严重等问题,而表面微织构技术能够有效降低刀-工接触区的摩擦力,并且具有降低切削温度的作用。本文从激光加工工艺精准制备微织构入手,以球头铣刀铣削钛合金为研究对象,开展了以下研究:首先,以高斯热源作为激光热源研究对象,建立材料内部温度场分布模型,并计算理论激光加工功率;进行硬质合金材料表面微织构激光加工试验,通过设计正交试验分析不同激光加工参数对微织构尺寸误差的影响,并优选出激光加工参数为:激光功率P=40w,扫描速度V=1700mm/s,扫描次数N=7次,光斑直径D=40μm。其次,使用ANSYS对激光制备微织构过程进行仿真模拟分析,得到激光作用区域的材料温度场并模拟材料蚀除;基于温度场仿真结果进行应力场仿真模拟,探究激光加工参数对材料等效应力场的分布影响及其变化规律,验证激光加工参数对微织构尺寸影响规律的准确性。再次,设计具有交互作用的正交试验,使用Deform-3D对钝圆刃口微织构球头铣刀切削钛合金的过程进行仿真模拟分析,研究钝圆半径参数以及微织构分布参数对铣削力及铣削温度的影响规律。然后,搭建钝圆刃口微织构球头铣刀切削钛合金实验平台,使用优选的激光加工参数进行微织构制备,研究钝圆半径参数及微织构分布参数对实际铣削力、铣削温度以及刀具磨损的影响规律。将实验结果与仿真结果进行对比分析,铣削力和铣削温度的实验结果和仿真结果的趋势基本一致。最后,以铣削力、铣削温度作为优化目标,建立球头铣刀多目标优化预测模型。选择遗传算法作为参数优化手段,使用C++作为开发语言进行算法实现,遗传算法优选搜索的参数为:刃口钝圆半径为20μm,微织构距切削刃距离为110μm,微织构直径为30μm,微织构间距为175μm。并且进行实验验证,得到的实际测量值与预测值的误差在10%以内,证明参数优化的可行性。