整体叶盘作为航空发动机的关键零件起着重要作用,但其结构复杂、材料难加工是加工的关键难点。随着航空发动机的日新月异,对整体叶盘的加工要求也逐渐提高,而在切削过程中存在加工效率低、刀具寿命短及加工变形大等,刀具性能对上述问题有着重要影响。针对钛合金整体叶盘的侧铣加工工艺设计、分析优化球头铣刀,改善加工质量,提高加工效率。首先,针对钛合金整体叶盘侧铣加工用球头铣刀进行设计。通过分析整体叶盘的结构及侧铣加工工艺,为球头铣刀的设计提供依据。针对侧铣加工从球头铣刀的截面形线出发对刀具进行设计,建立刀具刃线及退刀槽曲线等数学模型。依据刃线数学方程基于UG建立刀具的参数化模型,为后续刀具的分析优化打下基础。针对钛合金切削加工性对刀具材料进行优选。其次,通过仿真方法对设计的刀具进行优化与分析。运用DEFORM-3D以切削力为指标优化刀具几何角度,进而提高刀具切削性能。基于ANSYS软件对刀具进行结构强度分析,确保刀具加工中的强度,通过模态分析,获得刀具的固有频率及模态振型,避免切削过程中发生共振。通过UG CAM仿真分析刀具路径,确保刀具侧铣整体叶盘中无干涉、碰撞及过切等。再次,针对优化的球头铣刀进行制备。根据刀具几何结构、材料对刀具磨制的砂轮与工艺进行分析并优化。对磨制完成的刀具从刃口、刃线、几何精度等方面进行检测,并对刀具进行钝化与涂层处理,延长刀具使用寿命。最后,采用制备的球头铣刀进行钛合金侧铣试验研究,分析切削参数对切削力的影响规律。通过试验数据建立切削力回归预测模型,为钛合金侧铣加工参数化提供参考。建立切削参数的多目标优化模型,结合极差分析优化切削参数。本文针对钛合金侧铣加工设计了专用球头铣刀,并且优化了侧铣加工钛合金的切削参数,对钛合金整体叶盘的高效、高质量加工具有重要意义。