钛合金是目前航空航天领域中重要的结构材料。其高强度、低导热系数导致加工时出现切削力大、切削温度高等一系列问题。螺旋铣工艺是一种针对加工诸如钛合金等难加工材料的新型制孔工艺,相对于传统钻削具有可调偏心、切削力小、散热性良好等优点。采用专用螺旋铣刀,可以获得比传统的立铣刀更优良的加工效果。为了描述切削力和切削温度的形成机理和作用关系,优化专用刀具的加工参数和刀具结构,建立与刀具结构和加工参数有关的螺旋铣孔热力耦合模型具有十分重要的意义。首先,根据螺旋铣孔加工参数的特点,对螺旋铣孔运动过程进行合理的简化。通过简化模型建立了专用刀具中的两种切削刃(W刃和S刃)产生的切屑的几何形态与加工参数、刀具结构尺寸之间的关系。其次,根据专用刀具双刃切削的特点,建立了双刃斜角剪切模型计算四个切削刃任意时刻产生的切削力。然后针对切削过程中产生的切屑进行分析,建立了包含移动剪切面热源和前刀面摩擦热源的切屑温度场模型,由此计算出切削过程中剪切面、前刀面和切削刃上的温度。将切削力模型和切削温度模型相结合,考虑切削力和切削温度之间的相互影响作用,建立了专用铣刀螺旋铣孔的热力耦合模型。利用测力仪和半人工热电偶法对螺旋铣钛合金孔过程中的切削力、切削区的温度进行测量,通过单因素试验对热力耦合模型进行验证。结果表明,计算结果与测量值的平均误差在5%以内,证明模型具有相当的可靠性。通过正交试验探究切削力、切削温度与钛合金螺旋铣孔加工精度、加工质量之间的关系。最后,在保证加工精度和质量的基础上,利用热力耦合模型对加工参数和刀具结构参数进行优化。