钛合金因具有强度高、耐热性好等优良性能而在航空航天、汽车、冶金、造船以及医疗等领域得到了广泛应用。同时钛合金作为典型的难加工材料,导热系数小、化学活性高易导致刀具磨损。针对钛合金的加工特点,本文将介观几何特征(表面微织构和刃口钝圆半径)引入到硬质合金球头铣刀,探讨了介观几何特征对球头铣刀铣削钛合金切削性能的影响规律,并对介观几何特征参数进行优化及实验验证。首先,依据微织构的形貌特征,建立了微坑织构和沟槽织构的数学模型;依据斜角切削模型建立了具有介观几何特征的球头铣刀的切削力和切削温度模型,研究了介观几何特征对切削力和切削温度的影响。其次,利用有限元软件Deform,对具有不同介观几何特征的球头铣刀铣削钛合金进行仿真分析。得到了微坑织构、横向沟槽织构、纵向沟槽织构、正交沟槽织构以及刀具刃口钝圆半径对切削力、切削温度和刀具表面应力的影响规律。再次,以仿真参数为依据,设计正交实验采用多元非线性回归,构建切削力和切削温度的预测模型。采用遗传算法,以最小切削力和最低切削温度为优化目标,对球头铣刀介观几何特征参数进行了优化,得到了最优的微坑织构的直径,深度,微坑织构间的距离,距离切削刃的距离及刃口钝圆半径。最后,采用激光加工设备,制备具有不同介观几何特征的球头铣刀;建立介观几何特征球头铣刀铣削钛合金实验平台,验证了切削力模型及优化结果的正确性,同时分析了介观几何特征参数对摩擦系数的影响规律。