高强度钢材料具有高硬度、高耐磨性、高韧性等性能,广泛应用于汽车、航空、机械设备等领域。高强度钢属于难加工材料,其螺纹孔如果采用传统工艺（钻-铰（镗）-攻丝）加工将产生刀具磨损严重、加工质量差、加工效率低等问题。因此,本文提出以铣代钻和以铣代攻丝的复合加工工艺。同时,设计复合加工刀具并优化角度参数和螺纹牙型轮廓以期实现高精度、高效率的加工,对工程应用具有重要指导价值。本文以15-5PH高强度钢螺纹孔复合加工刀具为研究对象,运用几何和包络面等理论分析刀具结构,利用UG、VERICUT、MATALAB、AdvantEdge等工具分析螺纹孔的加工过程,使用多轴数控机床、自动影像测量平台、三向测力仪等设备对切削过程开展研究。探究刀具角度参数、轮廓参数、切削参数对加工高强度钢螺纹孔的影响,以期提高高强度钢螺纹孔复合加工刀具性能。具体研究内容如下:1)阐述了螺旋铣孔和螺纹铣削的工艺过程,确定了两种工艺参与的切削部分。介绍了复合加工过程的基本原理、加工步骤和切削参数。以立铣刀结构为基础,初步设计了一种螺纹孔复合加工刀具。2)15-5PH（H1150）高强度钢螺纹孔复合加工刀具参数优化及验证。将复合加工刀具的两部分切削刃的切削过程进行类比,采用单因素实验方法,运用AdvantEdge软件仿真车削和铣削15-5PH（H1150）高强度钢过程,得到了刀具参数对最大切削力和刀具表面最高温度的影响规律以及较优的参数范围。然后,采用正交实验法探究了复合加工刀具参数对最大切削力和刀具表面最高温度的影响。通过螺纹孔的加工实验证明了该优化方案的有效性和可靠性。3)螺纹加工误差分析、优化与验证。通过VERICUT切削仿真软件将复合加工刀具的加工误差可视化。定义了复合加工刀具的轮廓和标准三角形螺纹牙型轮廓,建立了复合加工刀具中心运动轨迹方程。结合刀具轮廓和刀具中心方程,建立了复合加工刀具包络面方程和螺纹孔误差计算模型。针对直径12mm、14mm、16mm的螺纹孔,通过调整刀具的特征点,建立了综合优化方案,得到了优化后复合加工刀具螺纹轮廓特征点。最后,运用自动影像测量仪对比优化前、优化后的螺纹加工误差,验证了误差计算模型的准确性和优化方案的可靠性。4)15-5PH（H1150）高强度钢螺纹孔复合加工的切削力研究。设计全因素实验方案,探究了工艺参数对于切削力的影响。针对12mm、14mm、16mm三种直径,获取了较优的工艺参数,并根据实验数据和相关建模理论,构建了复合加工15-5PH（H1150）高强度钢螺纹孔的多元回归切削力模型。