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由于钛合金具有高延展性和耐腐蚀性等优良的综合性能，所以它被广泛的应用到航空、航天、化工、电力等领域。随着钛合金使用的范围变广和需求量增加，钛合金难加工的问题也随之展现出来。当下对于钛合金的加工仍以硬质合金刀具为主。随着刀具行业的不断发展，PCD刀具因为其具有高硬度、耐磨性好、摩擦系数低等优良特性而被广泛的应用到钛合金的加工中，这不仅可以提高切削效率，而且PCD刀具的寿命也远高于硬质合金刀具。由于只有合理的切削参数和刀具几何角度才能将PCD刀具的优势最大化，因此本文针对大进给PCD刀具进行其几何角度设计，最终根据研究分析以及优化方法得出优化结果。本文的主要研究内容包括：1）对大进给PCD刀具进行设计，对PCD刀具刀尖圆弧半径进行有限元仿真研究。针对大进给PCD刀具进行几何角度选取，对PCD刀具刀尖圆弧半径建立有限元模型，通过有限元仿真的方法，分析刀尖圆弧半径对切削力和切削温度的影响。2）通过正交试验对大进给PCD刀具的几何角度进行优选，并对大进给和高速铣削进行切削过程的对比研究。利用极差分析和方差分析的方法进行大进给PCD刀具几何角度的优选，分别进行大进给单因素试验和高速单因素试验研究，对比分析大进给和高切削速度对切削力和表面粗糙度的影响，通过试验结果对比分析其金属去除率的大小。3）进行了大进给PCD刀具寿命以及磨损实验，建立刀具寿命预测模型，揭示刀具磨损、破损机理。通过PCD刀具寿命试验分析几何角度对刀具寿命的影响，利用灰色系统理论建立刀具寿命预测模型，并对寿命进行预测。分析刀具前、后刀面的主要磨损形式以及刀具的破损形式。4）对大进给PCD刀具的几何参数进行优化。利用DPS软件，采用非线性规划方法求解表面粗糙度模型，对大进给PCD刀具优化最佳几何参数。采用多目标规划分层评价法在约束条件下，对切削力经验模型进行有优先级条件下的求解，进行PCD刀具最优几何参数的优化。