钛合金由于其低密度,高比强度和高温下的优异性能而被广泛用于航空航天,军事和其他领域。钛合金硬度低,摩擦系数高,对损伤非常敏感,是一种代表性的难加工材料。铣削是加工钛合金的主要方法之一,由于铣削过程较为复杂,去除过程的观测及切削力与切削温度的直接测量较为困难,铣削机理尚不明确,通过有限元方法(FEM)模拟研究是一种经济合理的有效手段,但该方法通常存在网格畸变、求解困难和网格重构的问题。本文基于当前仿真手段的不足及试验过程难以观测的现状,将光滑粒子流体动力学(SPH)方法引入到真实的钛合金铣削仿真领域,将理论仿真与铣削试验相结合,研究了钛合金铣削过程的加工机理以及加工过程的影响因素等,具体工作如下:基于Johnson-Cook本构建立了不同切削参数下钛合金的三维SPH铣削仿真模型以及不同刀具几何参数下钛合金的三维SPH-FEM铣削模型,进而分析了铣削过程中的应力、切削力及温度的变化情况。仿真结果表明:铣削过程中切屑沿着前刀面发生塑性流动,且底部区域流动较慢,最终呈现卷曲状,且带走了大部分热量。切削力的变化周期为铣削的周期与刀具齿数的比值。切削力随轴向切深、径向切深、每齿进给量的增大均呈增大的趋势,最佳刀具前角为6°~12°,最佳螺旋角为36°~46°,粗加工的最佳齿数为3或4。基于金属剪切原理,建立了钛合金铣削力的理论模型。研究结果表明:每齿进给量的增大,使得切屑的瞬时厚度随之增大。当径向切深不断增加时,切屑上切削力的作用范围扩大。随着轴向切深的增大,刀具从切入工件到切出所耗费的时间会增长。此外,随着铣刀前角和螺旋角的增大,等效前角均表现出增大的趋势。所建的理论模型可以很好的解释切削参数及几何参数对切削力的作用机理。在凝华机床上设计进行了钛合金TC4铣削力的单因素试验及正交试验。研究结果表明:铣削是断续加工过程,切削力发生周期性变化,卷曲状切屑持续产生。基于经验公式建立了经典的切削力模型,并验证了仿真模型的准确性。在试验条件下切削速度对切削力的影响最小,切削参数对进给向切削力的敏感程度具体排序为:径向切深>每齿进给量>轴向切深>切削速度;对轴向切削力的敏感程度排序为:每齿进给量>径向切深>轴向切深>切削速度;对径向切削力的敏感程度排序为:每齿进给量>轴向切深>径向切深>切削速度;对表面粗糙度的敏感程度排序为:轴向切深>切削速度>径向切深>每齿进给量。