近年来以高速铣削加工为研究方向的模具制造技术,被广泛应用于汽车与航空航天等零部件的模具定型加工中。在众多型腔模具和复杂自由曲面轮廓零部件铣削加工中,以高材料去除率、一次成型、多自由度铣削进给等为特点的球头铣刀高速铣削优势越来越明显。但伴随着球头铣刀在高速铣削过程中恶劣工作条件的影响,高硬度、高强度的模具钢在铣削的过程中,会产生较大的铣削力和铣削热,从而使铣刀的磨损和疲劳失效将会加剧,缩短了球头铣刀的使用寿命,降低球头铣刀的铣削加工品质,影响模具钢工件的加工表面质量和加工精度。本文针对球头铣刀高速铣削模具钢加工过程中的磨损失效情况,以提高和改善球头铣刀铣削模具钢加工品质为目标。在对球头铣刀“S”形铣削刃曲线模型和前后角变化对球头铣刀铣削性能影响分析的基础上,对球头铣刀高速球铣模具钢中切屑形成机理模型做了研究分析;分析结果表明,球头铣刀铣削刃的形状与刀具螺旋角相关,对刀具螺旋线合理的设置可以增大螺旋角,提高刀具实际铣削前角,减小铣削冲击性及切屑的变形。为了更加深入分析球头铣刀高速铣削模具钢过程中切屑剪切滑移变形所引起的铣削力和铣削温度的变化,分别建立了二维微元直角铣削仿真模拟模型和三维高速球铣仿真模拟模型,从微观瞬态的角度观察分析了切屑形成过程中铣削力和铣削热的产生变化状态;分析表明,球头铣刀从入刀到铣削平稳,切屑的形成会经历三个阶段,从硬接触碰撞下的撕裂到热软化作用下的塑性变形,及切屑在前刀面与“S”形螺旋面挤压下的卷曲爬升至撕裂排屑的过程。通过结合球头铣刀高速铣削模具钢单因素变化实验和以最小铣削力为优化的正交试验,分析了加工参数(铣削速度、进给速度、轴向切深)对铣削力、铣削热、切屑形态和铣刀磨损的影响关系,优化得出了球头铣刀高速球铣SKD61模具钢的最佳铣削参数;并对比研究了涂层技术应用对球头铣刀铣削性能的影响,观察了球头铣刀逐渐磨损的整个形态过程,总结出提升球头铣刀高速铣削模具钢品质的一般原则。