淬硬钢材料具有硬度高、延伸率小、塑性低和易形成高光洁加工表面等优点,在轿车覆盖件模具行业中得到广泛应用。然而,由于大型淬硬钢模具高硬度、型面特征复杂的特点,加工过程中切削载荷较大且多变,易导致刀具磨、破损,进而降低模具加工表面质量,对切削刀具提出了新的挑战。为了提升大型淬硬钢模具切削的稳定性和表面质量,本文开展了冠球头铣刀的设计制备技术研究。首先,通过对球头铣刀和环形铣刀的切削特性分析,设计了面向淬硬钢加工的冠球头铣刀。针对冠球头铣刀多段螺旋刃线光滑过渡连接的问题,运用积分、微分几何学,建立了冠球头铣刀轮廓面和螺旋刃线的数学模型,并结合MATLAB软件,实现了冠球头铣刀的轮廓面和切削刃线数学模型的仿真。其次,根据冠球头铣刀的结构特征,开展了砂轮磨削工艺研究,制定了冠球头铣刀磨制工艺。建立了冠球头铣刀螺旋槽和前刀面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。然后,完成了冠球头铣刀磨制和磨削精度检测,结合螺旋槽和前刀面的磨削仿真,验证了磨削轨迹的正确性,实现了冠球头铣刀螺旋槽和前刀面切削刃的光滑过渡磨削。最后,开展了球头铣刀和冠球头铣刀的切削性能对比分析,结果表明:在保证切削效率的前提下,冠球头铣刀具有良好的切削稳定性和表面质量,尤其在加工坡度10°~30°曲面时,冠球头铣刀表现出更为优异的切削性能。本文不但提供了冠球头铣刀的设计制备方法,而且还分析了冠球头铣刀切削性能,对冠球头铣刀的推广及应用具有重要的意义。