钛合金(Ti-6Al-4V)以其高强度、低密度、耐高温性、高耐腐蚀性等优异的机械力学性能被广泛应用于航空航天、汽车制造等各个关键领域的零件制作材料。此类零件往往具有复杂的曲面几何特性,且加工精度要求苛刻,以此满足高温、高压等极端的工作环境。为同时满足切削加工性能、经济效益和环境保护的需求,对于此类钛合金曲面类零件一般采用球头铣刀结合三轴数控机床进行高速干铣削加工。然而钛合金属于难加工材料,切削加工性能差、导热系数低,故对应上述铣削条件下的铣削热会快速积累且不易排出,具体表现为铣削过程中铣削温度急剧升高,加剧加工过程中刀具的磨损和降低工件的表面完整性。目前对于钛合金曲面的铣削加工工艺规划是通过选取合理的切削参数,以期降低铣削温度产生的影响。但关于瞬时切削量的时变性导致的铣削热的波动对铣削加工造成的影响分析较少,缺少难加工材料曲面铣削的铣削热理论分析方法。在钛合金曲面的三轴数控加工过程中,当选取适应高速铣削加工要求的切削参数进行加工实验时,工件的材料去除率不稳定。表现为铣削过程中的瞬时切削量具有时变性,直接影响了铣削热的波动。本文通过建立三轴球头铣刀曲面铣削过程中瞬时切削量的理论计算模型,建立了切削参数与铣削热的间接联系,创新提出曲面再设计的瞬时切削量规划方法,通过对加工轨迹的再规划,实现加工过程中铣削热的稳定。首先以钛合金TC4正弦曲面的三轴铣削为例,通过曲面几何特征与刀具轮廓切触关系,以正弦曲面轮廓的曲率半径为变量,分别构建了三个瞬时切削量:瞬时切削面积、最大有效切削半径、最大未变形切削厚度与三个切削参数:切削深度、切削速度、每齿进给量间的理论计算模型。于曲面轮廓方程上等间隔取离散特征点,将各特征点处对应的三个瞬时切削量于MATLAB中依次计算并绘制出相应图像进行分析。其次以提高铣削温度稳定性为目标,即通过重构正弦曲面轮廓加工刀位点坐标的方式规划各个刀位点处对应的瞬时切削量。对应凸曲面上行铣削、凸曲面下行铣削、凹曲面下行铣削和凹曲面上行铣削不同的铣削情况,对三个瞬时铣削量规划不同的刀位点重构方式,分别进行精加工工序和半精加工工序的曲面的再设计。最后按照高速铣削条件设计合理的切削参数,进行了钛合金曲面的三轴铣削实验。通过红外线热像仪进行实时铣削温度的高速采集,对实验结果进行分析。结果表明规划后稳定区域切削温度的波动相比常规加工方式降低75.81%,验证了基于曲面再设计理论的瞬时切削量调整方法的加工有效性。并以铣削温度的方差为衡量目标,对比三个瞬时切削量对应的规划后的加工轨迹,分析得到瞬时切削面积对应的加工轨迹为最优调整方法。研究结果验证了规划加工过程中的瞬时切削量提高铣削过程中铣削热稳定性的可行性,实现了以调整余量来提高铣削热稳定性的曲面再设计方法,为难加工材料曲面类工件的生产提供了理论指导。