深入研究加工钛合金复杂曲面的切削温度和刀具磨损是保证整体的加工质量和提高加工系统效率的关键。本文采用仿真分析与实验验证相结合的方法,研究了轮廓曲面下球头铣刀的有效切削速度的变化,研究了切削温度与切削力、磨损量、切屑和有效切削速度之间的灰色关联度,分析了球头铣刀刀具磨损机理的热力学问题以及预测了后刀面的磨损,通过Deform-3d软件的二次开发功能完成了复杂曲面的切削。研究了球头铣刀加工轮廓曲面的有效速度。考虑球头铣刀在铣削过程中倾角变化和工件曲率半径变化,建立了球头铣刀切削凹凸轮廓曲面的干涉模型。采用恒定的相对加工倾角的方式解决了高角度铣削的干涉问题,并根据实际有效切削直径得到凹凸轮廓曲面的有效切削速度。结果表明:采用小切入角度和大切出角度切削加工曲面时,有效切削速度较小;铣削加工凹曲面时受切深影响较大,凸曲面受前后刀轨的影响较大。研究了钛合金曲面加工的切削温度。根据切削温度的理论,建立二维矩阵切削的热传导模型。选用Deform-3d软件仿真整个金属切削过程,得到凹凸曲面的切削温度,进一步研究了切削温度与切削力、磨损量、切屑和有效切削速度之间的灰色关联度。总体而言,凸曲面的最大温度要小于凹曲面。在凹曲面中有效切削速度对切削温度影响最大,在凸曲面中有效切削速度和切屑体积对切削温度影响最大。研究了钛合金曲面加工的刀具磨损。根据刀具磨损机理,对与切削温度相关的氧化磨损、扩散磨损和粘结磨损展开热力学分析,重新定义后刀面的磨损面积为加工复杂曲面的球头铣刀磨损量评价标准,利用磨损实验验证的仿真值数据,进一步建立BP神经网络和多元线性回归的磨损预测模型并进行对比分析。通过热力学分析,发现氧化磨损、扩散磨损和粘结磨损会同时存在。实验与仿真对比,凹凸曲面的磨损面积率的相对误差在20%以内。神经网络的预测相比多元回归分析预测更加准确,凸曲面的整体的预测值精度要低于凹曲面。研究了基于Deform-3d软件的二次开发功能完成了复杂曲面的切削,包括一般三维曲线和特殊叶片三维曲线刀具轨迹的数值模拟。在一般三维曲线轨迹的二次开发中,仿真和理论轨迹散点拟合曲线具有相似性,切削力和切削温度大致的趋势类似,总体先增后减,再增再减,4.5s左右出现极小值,后刀面平缓过程的磨损面积更加直观和方便观察读取。在特殊叶片三维曲线轨迹的二次开发中,简化出单个叶片的模型,球头铣刀完成闭环轨迹的三坐标运动,充分说明在Ug编程中刀位轨迹点的正确性。