采用高速球头铣刀加工大型复杂淬硬钢模具过程中,刀具磨损剧烈,直接影响模具加工表面质量和刀具使用寿命,甚至会引发铣刀安全性问题,这严重制约着铣刀切削效率的提高。已有的刀具磨损评定和刀具使用寿命计算方法主要通过切削试验获取随切削行程变化的刀具磨损特性,无法定量分析和解算刀具磨损量,刀具磨损特性及其影响因素有待揭示。同时,已有的高速铣削淬硬钢工艺设计方法没有考虑工件特征多变对刀具磨损和使用寿命的影响,冲击载荷作用下的铣刀寿命和高速铣削工艺设计方案无法满足大型、复杂淬硬钢模具高速、高精度切削加工的要求,有必要对此进行深入研究。本文在国家自然科学基金“高能效铣刀波动力学损伤机理及其多尺度协同设计方法(51375124)”的支持下,研究了高速球头铣刀摩擦磨损模型,揭示了铣刀切削淬硬钢的磨损特性,提出了高速铣削淬硬钢曲面的工艺设计方法。依据高速球头铣刀滑动摩擦模型,研究了铣刀前、后刀面及切削刃与淬硬钢凸凹曲面接触应力分布特性,建立了基于摩擦功原理的铣刀磨损模型,实现了铣刀后刀面磨损量的解算。结合高速切削淬硬钢铣刀磨损试验,获得了铣削方式、加工倾角及振动对铣刀磨损的影响特性,利用铣刀前后刀面冲击磨损试验,研究了在不同工况下的铣刀磨损特性。设计多硬度拼接凸凹曲面硬淬钢试件,进行了高速铣刀性能测试,分析了切削淬硬钢铣刀磨损的振动特性,提出了高速铣削淬硬钢模具工艺方案优选方法,以解决铣刀切削淬硬钢服役性能评价上存在的模糊性和不确定性问题。为减少淬硬钢高速铣削加工中刀具磨损问题,建立了铣刀效率寿命评价模型,揭示出加工效率与刀具使用寿命交互作用对高速铣削淬硬钢过程的影响,提出了以铣刀安全稳定性为约束条件,以提高效率寿命为目标的高速切削淬硬钢工艺设计方法,实现高速铣削淬硬钢刀具的高寿命和切削高效率。