目前机械孔加工方式中使用最为广泛的为钻削加工,使用较频繁的钻削加工刀具麻花钻仍是国内外大多数企业钻孔加工的主要加工方式,而传统麻花钻钻削加工方式单一、效率低下制约了钻削加工领域的快速发展。自锁式可换头钻头是一种采用耐磨性、切削性能好的硬质合金制造刀头而便于制造、成本低的普通合金钢制造刀杆的钻头,并且它将刀头与刀杆采用自锁式连接方式连接,同时一个刀杆可对应多个不同尺寸的刀头,在保证其互换性以及加工质量的情况下节约了刀具生产成本;该钻头在结构上和切削刃部分材料的革新极大提升了钻头的加工效率。但此种新型钻头在高速钻削过程中,也出现了很多问题,例如排屑不顺畅、钻头温度过高导致加工中轴向力发生突变、钻头折断等,需要对自锁式可换头钻头钻削过程的切屑形成及变形规律以及切削性能开展相关研究,进而进行结构优化以改善钻头的加工性能。为了优化钻头结构,本文首先分析了自锁式可换头钻头的刀头结构,及其在钻削加工过程中刀头的受力情况,以及钻屑的形成和分类,并在此基础上通过探究钻削过程中切屑分离准则以及切削热原理建立自锁式可换头钻头钻削模型。设计出钻头结构优化参数表,针对切削加工性能较差的316不锈钢材料的加工进行正交试验方案设计,运用有限元仿真软件AdvantEdge FEM建立自锁式可换头钻头的有限元分析模型,分析钻削过程中钻头的轴向力、温度、mises应力的变化规律以及钻削过程中切屑的形成和切屑栉节长度的变化规律。通过极差分析法得出不同结构参数对上述仿真结果的影响程度及规律,同时通过综合分析研究,得出钻头的最优结构参数。将优化前与优化后的钻头在不同钻削条件下进行仿真,对比优化前后钻头的钻削性能。对最优结构参数的钻头采用单因素法,分析了钻削用量对钻削过程中切屑栉节长度、切削力、温度的影响规律,得出自锁式可换头钻头的最优加工参数。为了验证采用AdvantEdge FEM有限元仿真分析软件对新型钻头进行模拟仿真的可行性与正确性,在加工中心进行了与模拟仿真相同加工条件下的钻削实验。通过收集钻削过程中的钻削力,同时测量出钻削中产生的切屑的栉节长度,将实验与仿真结果进行对比分析,证明了仿真结果的正确性。由此可以得出利用有限元仿真软件可以较好的对新型自锁式可换头钻头进行模拟仿真研究,实现结构优化。该方法可以降低研发过程中刀具以及实验成本,为新型产品的设计提供了一种行之有效的方法。