钛合金TC4拥有高的比强度、耐热性和耐蚀性好等优异的综合性能,在各个领域广泛的应用,特别是航空航天工业领域。但因为其导热系数低、化学活性高、弹性模量小等缺点,将钛合金TC4材料归属为典型难加工材料。钛合金TC4在数控铣削加工过程中的刀具磨损是较突出的问题,其磨损会导致刀具几何参数变化、切削温度升高及加工效率较低等加工难题。球头铣刀被视为典型的高性能自由曲面加工刀具,其加工钛合金TC4的刀具磨损预测就变的十分重要。基于以上问题,本文以钛合金TC4数控铣削加工的球头铣刀为研究对象,利用编程语言对ABAQUS软件进行了二次开发,研究了球头铣刀磨损仿真技术,基于Isight软件,对球头铣刀几何参数进行了优化设计,改进了结构,增加了寿命。本文完成的主要工作内容如下:首先,研究热力耦合作用下球头铣刀加工钛合金TC4磨损特性,分析了钛合金TC4加工过程中的刀具磨损规律,针对钛合金加工特点选择了适合球头铣刀磨损的磨损模型,该部分内容为后续球头铣刀磨损有限元仿真工作奠定基础。其次,利用UG模型导入ABAQUS软件,分析了球头铣刀结构并建立其三维模型,基于有限元切削仿真的关键技术,建立了三维铣削有限元仿真模型,提取铣削过程中的铣削力和铣削温度等仿真结果,并对其进行了实验验证。然后,基于Fick磨损率模型,利用ABAQUS的二次开发技术,采用Python语言对刀具磨损子程序进行编写,利用球头铣刀结点磨损方向,实现了球头铣刀几何轮廓的更新,模拟球头铣刀前、后刀面磨损率数值的变化。最后,利用MATLAB GUI模块搭建了铣削过程球头铣刀磨损的预测平台,通过输入相应加工参数,即可快速获取刀具磨损的分布情况,基于Isight搭建了球头铣刀几何参数集成仿真优化平台,实现功能一体化集成的方法,提高了仿真建模和优化设计的工作效率,为高性能专用刀具的优化设计提供了一种新的方法与思路。