随着材料学的发展,越来越多的新型材料应运而生,这些新型材料被广泛应用于航空、医疗、化工等领域,但是传统加工方法在实际加工新材料时的加工质量和加工成本等问题越来越显著。因此,本文引入了球头铣刀和螺旋铣孔技术对典型新型难加工材料钛合金进行制孔加工,并对加工过程进行深入研究,主要研究内容如下:基于螺旋铣孔工艺特点和运动学原理,搭建了球头铣刀钛合金螺旋铣孔试验平台,开展了切削参数全因子试验研究。在进行试验期间分别采集了切削力信号和切削温度值;分析了切削速度、刀具每齿进给量及每转轴向切深对径向切削力和轴向切削力以及切削温度的影响;对刀具磨损情况进行了实时观察,并分别采用电镜扫描和能谱分析的方法对刀具磨损的微观状态进行了分析,完成了制孔质量评价。根据切削力经验建模法及切削参数对切削力的影响情况,建立了球头铣刀螺旋铣孔轴向切削力二次回归模型和基于经验公式的回归模型,并对模型准确性进行了检验;建立了球头铣刀螺旋铣孔径向切削力二次回归模型和切削温度的二次回归模型,并分别对两个模型进行了验证。针对传统粒子群算法的缺陷,改进了权重的表达,引入了异步模型和突变因子。以切削效率、轴向力以及切削温度为优化目标,表面粗糙度和切削参数范围为约束条件,分别用传统粒子群算法和改进的粒子群算法对球头铣刀钛合金螺旋铣孔稳定切削条件下的三个切削参数进行了多目标优化研究,并对优化结果进行了对比和试验验证。上述研究丰富了螺旋铣孔技术,并对其早日应用于工程领域具有重要的现实意义。