钛合金凭借其优异的物理性能,广泛应用于航空航天领域关键零部件的制造,但由于钛合金属于典型难加工材料,加工过程中普遍存在着加工效率低、刀具磨损严重、表面质量难以保障等问题。自旋转刀具通过刀片自身不断的旋转,提高了切削过程中的排屑性能和散热性,大大提高了刀具的使用寿命,有效的抑制了加工表面缺陷的产生。本文结合有限元仿真技术和铣削试验,采用对比的方法开展了自旋转铣刀铣削钛合金TC11铣削力、刀具磨损、表面质量等方面的研究。研究内容包括以下几个方面:首先,基于DEFORM-3D有限元仿真软件,建立了自旋转铣刀铣削TC11仿真模型。研究了铣削速度对自旋转铣刀刀具温度的影响作用,比较了自旋转铣刀与固定圆形刀片铣刀相同条件下加工TC11的刀具温度。其次,设计了自旋转铣刀铣削TC11的切削试验,研究了两种铣刀铣削TC11的切屑流动和切屑的宏微观形态。发现相比于固定圆形刀片铣刀,自旋转铣刀具有更好的排屑性能,切屑形态的一致性更好。对比分析了铣削参数和刀具磨损对两种刀具的铣削力的影响规律。然后,开展了两种刀具铣削TC11刀具寿命、刀具磨损过程和机理对比研究。与固定圆形刀片铣刀相比,自旋转铣刀的前、后刀面磨损更为均匀,磨损速率要小的多,刀具寿命更长。随着切削的进行,自旋转铣刀的磨损机制逐渐由磨粒磨损机制转变为疲劳磨损机制,最终伴随着热裂纹的产生,刀片发生剥落失效;固定圆形刀片铣刀在粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损等多种机制的共同作用下导致了切削刃崩塌。最后,建立了自旋转铣刀的加工残留高度模型,给出了自旋转铣刀表面粗糙度的计算公式;研究了铣削参数对自旋转铣刀加工表面粗糙度和表面形貌的影响规律;对比分析了刀具磨损对两种铣刀加工表面质量的影响,发现在铣削前期,固定圆形刀片铣刀的加工表面质量要优于自旋转铣刀的加工表面质量,但在整个加工过程中,自旋转铣刀的加工表面质量的下降程度相对较小。