钛合金因具有密度小、比强度和比断裂韧性高和抗疲劳破坏能力强等优异性能，正日益成为制造航空航天、汽车和医疗等行业关键零构件的主要原材料。然而钛合金的切削加工性很差，加工表面分布严重的残余拉应力；为改善加工表面的残余应力状态，实践证明预应力切削方法是一种在金属切削过程中主动控制加工表面残余应力的有效方法，采用预应力切削方法加工钛合金环件，具有工艺简单、成本低廉的优点，省去了加工后续的残余应力调整工序。本文设计制造了适合钛合金环件的预应力加载装置，开展了预应力切削钛合金的有限元分析，并通过实验与有限元模拟相结合，对钛合金的预应力切削过程进行了深入研究，揭示了预应力切削过程中，预应力大小、切削速度、切削深度、进给量等对切削力、切屑、残余应力的影响，分析了预应力切削加工的表面形态，对实现钛合金预应力切削工艺优化具有重要意义。主要研究内容如下：1．介绍了论文的背景和研究意义，总结了预应力切削加工和有限元法在切削加工中应用及研究现状，提出了本文的研究内容和主体框架。2．探讨了残余应力的产生机理，分析了残余应力对已加工表面质量的影响，并介绍了目前一些消除加工中残余应力的方法；阐述了预应力切削加工的原理，并针对钛合金环件设计制造了一套夹具。3．基于有限元模拟过程中的相关控制方程，综合考虑切削过程中的弹塑性变形，研究了切削模拟中的关键技术，探讨了任意拉格朗日-欧拉法和网格自适应在切削模拟中的应用。在此基础上，建立了预应力切削钛合金TC4的有限元模型，深入探讨了锯齿状切屑的形成机理，研究了预应力对切屑形态、切削力、切削温度和等效塑性应变以及加工表面残余应力的影响。4．设计了钛合金环件的正交切削实验研究，并探讨了预应力导致的工件变形及在切削参数中的补偿方法；对预应力大小、切削速度、切削深度、进给量对切削力及残余应力的影响进行了分析；并切屑形态、表面粗糙度、表面形貌以及表面硬度进行了分析，探讨了预应力对加工表面形态及切屑形态的影响规律，最后针对预应力切削加工参数进行了优化。5．总结了本文的主要研究内容与不足，并对下一步研究工作进行了展望。