高速切削是当代重要的先进制造技术之一,在解决难加工材料切削问题方面做出了突出贡献,对于工业上应用日益广泛的钛合金,高速切削技术已受到普遍关注。在对钛合金高速切削技术的研究中,人们主要采用直径偏大的组装式刀具,无需太高的主轴转速即可实现较高的切削线速度,该种刀具可实现高效率切削,主要应用于结构简单的大型构件的加工。但是功能需求导致零部件结构呈现复杂化趋势,其形状趋于不规则化,局部几何特征更为复杂,大直径组合式刀具已无法完成该类结构特殊零部件的切削加工。针对高速切削钛合金加工过程中缺乏合理的切削参数选择方案的现实问题,本文选用直径相对较小的整体式刀具在高主轴转速的条件下进行了TC4钛合金的高速切削实验研究。本文主要研究内容如下：首先,通过单因素实验探索了主轴转速、切削深度和每齿进给量等切削参数对高速切削钛合金TC4表面粗糙度的影响规律;根据正交实验结果分析了各切削参数对表面粗糙度影响的主次关系,建立了表面粗糙度指数预测模型；构建了以最大材料去除率为优化目标,以具体的表面粗糙度和切削参数范围为约束条件的数学优化模型,采用遗传算法完成参数优化；以优化结果为指导,进行了钛合金飞机带筋壁板模型的加工实验,加工效率得到较大提升。其次,基于斜角切削模型,以各切削单元在加工过程中受力平衡为出发点,通过对切削过程中作用力进行分解以及坐标系转化,建立了Fx、Fy和Fz关于摩擦角77、前角γ、螺旋角λ、剪切角φ的函数表达式,经过对切削高度h的积分计算,建立了Fx、Fy、Fz的理论解析模型。通过单因素实验探索了各切削参数对切削力的影响规律,同时关于刀具端刃后刀面磨损和周刃后刀面磨损进行了分析与解释。最后,设计并加工了以单周期正弦曲线为母线的恒截面曲面实验载体,在曲面的加工刀具加工路径上选择了7个特征点作为研究对象并定义了其曲率特性；通过高速切削钛合金TC4的主轴转速单因素实验,探索了切削加工过程中主轴转速对切削力的影响规律,并在实验结果中的最佳主轴转速范围内取值进行验证性实验,加工结果表现良好。本文的研究工作作为高速切削钛合金研究领域的一个方面,对切削参数的影响规律研究和切削参数的优化选择问题具有一定的参考作用。