La aplicación de fresas de extremo helicoidales variables al fresado de aleaciones de titanio puede suprimir el efecto de regeneración durante el proceso de mecanizado y garantizar la estabilidad del fresado. Sin embargo, debido a su geometría especial, sus características de fresado también son diferentes. En este artículo, se toma el proceso de fresado de aleaciones de titanio con una fresa de extremo helicoidal variable como objeto de investigación, y se estudian en profundidad la fuerza de fresado, la estabilidad del fresado y el efecto de mecanizado durante el proceso de mecanizado. En primer lugar, se establecieron el modelo de avance por diente y el modelo de espesor de corte de la fresa de extremo helicoidal variable, se dedujo el modelo de predicción de la fuerza de fresado de la fresa de extremo helicoidal variable, y se obtuvieron la fuerza de fresado instantánea y su ley de variación mediante solución. En segundo lugar, se estableció el modelo de análisis de elementos finitos de la fresa de extremo helicoidal variable para el mecanizado de aleaciones de titanio, y se obtuvo la influencia de la estructura del ángulo helicoidal variable sobre la fuerza de fresado. Luego, se estableció la ecuación dinámica del fresado con una fresa de extremo helicoidal variable, se dibujó el diagrama de lóbulos de estabilidad del fresado helicoidal variable y se analizó la influencia del ángulo helicoidal variable sobre la estabilidad del fresado. Por último, se diseñó un experimento de fresado con una fresa de extremo helicoidal variable para verificar la precisión del modelo teórico y la simulación por elementos finitos; se analizó la influencia de la estructura del ángulo helicoidal variable sobre la rugosidad de la superficie y se investigó la influencia de los parámetros de mecanizado sobre la fuerza de fresado al utilizar una fresa de extremo helicoidal variable.