钛合金由于其高强度,高耐热及高抗腐蚀性能而被选为航空用发动机及机体主要结构件材料之一。但因钛合金工艺性能较差导致切削加工难度较大,成为限制钛合金发展的因素之一。研究表明织构化刀具对于钛合金加工现状起到了积极地作用,织构的分布及分布密度对刀具切削性能有重要影响,因此本文以变分布密度微织构球头铣刀为切入点,开展了如下研究:首先,分析刀-工及刀-屑的接触关系,建立微织构球头铣刀与工件接触理论模型,结合摩擦理论,揭示微织构的减摩机理;基于断续切削特性,确定微织构置入区域为刀-屑接触区;根据刀-屑接触区域内切屑与前刀面摩擦形式,将微织构置入区域划分为粘结区和滑动区,同时在上述区域建立变密度微织构理论分布模型,为变分布密度微织构球头铣刀切削钛合金性能研究奠定理论基础。其次,建立变分布密度微织构球头铣刀切削钛合金有限元仿真模型,铣削钛合金力、热进行仿真模拟分析,得到不同分布密度下微织构几何参数对切削力及切削温度影响规律,揭示其作用机理,得到以降低切削力及切削温度为目标时,微织构分布参数规律,为后续变分布密度微织构球头铣刀切削钛合金性能实验研究提供参考。再次,激光制备变分布密度微织构球头铣刀,搭建钛合金高速铣削试验平台,分析微织构分布参数对力-热特性及钛合金工件已加工表面完整性(表面粗糙度,表面加工硬化,表面残余应力)的影响规律,揭示不同微织构分布密度对其影响作用机理,为后续建立变分布密度微织构球头铣刀铣削性能评价体系提供数据支撑。最后,以力-热特性及已加工表面粗糙度、表面加工硬化及表面残余应力作为刀具切削性能的综合评价指标,基于模糊评价数学理论,采用隶属度越小越优原则,进行了综合指标权重层次分析,建立了变分布密度微织构球头铣刀切削性能的评价体系。本文研究内容为突破钛合金现有加工技术,实现其高效、高质量加工指明了新的方向。