钛合金具有密度小、强度/重量比高、热强度高、耐腐蚀性好等优良特性,在航天航空、化工和汽车等高科技领域得到了广泛的应用。但因钛合金导热性低、高温下化学活性高、弹性模量低等特性,存在加工效率低、表面质量差、刀具磨损严重等问题。为实现钛合金材料高质高效加工,本文开展了钛合金加工用新型铣刀设计制造研究,并结合钛合金铣削实验,与球头铣刀进行比对,进一步验证其加工性能。首先开展了旋轮线铣刀轮廓、刃线设计研究,建立了旋轮线铣刀的几何模型以及刃线方程,并结合MATLAB仿真软件验证了所建立几何、刃线模型的正确性。其次对铣刀的磨制检测技术进行研究,结合磨削工艺给出具体的刀具制造方案,并从机床和砂轮等方面进行分析及优选。建立了旋轮线铣刀螺旋槽的磨削轨迹数学模型,并结合仿真软件,完成了磨削轨迹数学模型仿真,并应用NUMROTO对磨削进行了仿真检测,验证了磨削轨迹的正确性。利用五轴磨床进行磨制,并提出旋轮线铣刀的检测方法,检验刀具几何角度的磨制精度以及磨削工艺的合理性。然后设计了旋轮线铣刀铣削钛合金TC11的切削试验,试验参数中包含了对切削力、刀具磨损和加工质量具有重要影响的切削用量、切削角度等因素。利用铣削试验中采集的切削力数据,对比分析了旋轮线铣刀和球头铣刀切削时切削力的变化规律,相比与球头铣刀,旋轮线铣刀具有更理想的加工稳定性。最后开展了旋轮线铣刀在刀具磨损和表面质量方面的研究。旋轮线铣刀磨损主要集中在后刀面,呈现出较为规则的沟槽,磨损初期刀具后刀面以粘结和擦伤形式为主,并伴随有涂层剥落;随着磨损加剧,在扩散磨损和氧化磨损机制作用下逐渐出现刃口破损。在中低速切削条件下,尤其是后刀面磨损量较小时,旋轮线铣刀铣削钛合金材料加工质量更为优异,其加工表面粗糙度相对较小。