在切削加工过程中，优化选择切削参数的问题已成为现代化机械制造业中极为重要的经济问题之一，而传统的依靠经验数据和查阅手册获取的切削参数其生产加工效率低且加工成本偏高。因此，以提高切削加工效率、降低加工成本、获得高质量产品为目的而进行的切削参数优化的研究，对提高经济效益具有重要意义。本文对重型机床的大型零件在镗削加工仿真进入深入分析和理解的基础上，采用硬质合金刀具对灰铸铁进行镗孔加工试验，研究镗削加工机理，分析了各切削参数对切削力、表面粗糙度及刀具磨损影响规律并建立相应的数学模型。在建模过程中，采用正交试验的方法测量多组数据，并利用数学软件对其进行回归分析，最后给出了试验结果和回归结果的对比分析，其结果相吻合，证明了所建模型的正确性。将在实际切削加工状况下建立的切削参数优化的数学模型与响应曲面法相结合，得出优化后的参数组合，并且在保证表面加工质量的前提下，比较优化后的切削参数与实际生产加工参数进行的单个工序的材料去除率和最短加工时间，结果表明，通过优化得出的结果可以明显的缩短加工时间提高生产效率。