针对钛合金铣削加工中存在的加工效率低、表面质量差、刀具寿命短等问题,在刀-工摩擦副表面制备出具有一定排列规则的微织构,能有效改善摩擦副表面的摩擦性能,从而提高刀具的切削性能。本文以微织构球头铣刀铣削钛合金为切入点,研究了微织构激光制备工艺,设计了微织构分布形式,分析了不同刃口形式的微织构球头铣刀的切削性能。基于支持向量回归机,优化了不同刃口形式球头铣刀微织构的设计参数,完成微织构球头铣刀的精准分布设计及高效制备,从而实现钛合金高效高质量加工。本文主要研究内容如下:首先,通过硬质合金与钛合金对磨时接触应力仿真分析,优选微织构结构为微圆坑;对微织构制备试验及微织构周围物理场仿真分析,优选激光制备参数为激光功率百分比70%,扫描速度1700mm/s,扫描次数7次;搭建摩擦磨损试验平台,分析了微织构刀具的减摩抗磨机理;基于上述机理,分析了微织构在前刀面面积占有率对铣削力的影响,为微织构的制备奠定了基础。其次,通过微织构参数化设计模型,分析了铣削条件下微织构硬质合金铣刀刀-屑接触区,初步确定了微织构分布形式;分析了切削深度对微织构分布形式的影响,得到不同切削深度下微织构在刀-屑接触区的分布形式;通过有限元仿真分析了该分布形式下的微织构对刀片强度的影响,为微织构球头铣刀切削性能的研究提供了保证。再次,建立不同刃口形式下微织构球头铣刀铣削钛合金有限元分析模型,分析了刃口置入在有效提高刀具切削性能中起到的作用;通过仿真分析,研究了微织构参数及刃口参数对刀具切削性能的影响规律;搭建微织构球头铣刀铣削钛合金实验平台,对比分析了微织构参数及刃口参数对刀具切削性能的影响规律,从而界定了刃口参数选择范围;基于铣削力实验,对比分析了无织构刀具和微织构刀具在刀-屑接触区内的面积占比,获得不同刃口形式球头铣刀的微织构在刀-屑接触区内最佳面积占比范围为7%~14%和9%~11%,进一步优化了微织构分布形式,为后续研究提供了约束条件。最后,基于支持向量回归机模型,优化了不同刃口形式球头铣刀微织构设计参数。基于钛合金铣削实验,对优化后的微织构刀具进行了不同刃口形式的微织构球头铣刀刀具寿命及工件表面质量的验证分析,得到刀具失效时,两种刀具的微织构磨损面积远远小于未优化之前微织构磨损面积的结论,表明微织构在铣削过程中能有效地发挥减摩抗磨作用。建立了以激光制备参数为因变量的微织构直径预测模型,验证了模型的准确性,同时确定了微织构参数之间关系模型适用范围,该研究不仅提高了微织构的制备效率还极大程度上改善了刀具的切削性能。