Con el objetivo de satisfacer los requisitos de los agujeros de aleación de titanio en la industria aeronáutica, se estudian la estabilidad de corte en 3 grados de libertad y la optimización de la calidad de superficie de un manipulador cinemático paralelo (PKM). Se analiza la variación de las frecuencias naturales con la posición del efector final del PKM. Se desarrolla el modelo de fuerza de corte para el fresado helicoidal de aleación de titanio basado en el PKM, y se identifican los coeficientes de fuerza de corte. Se establece el modelo de predicción para la estabilidad del fresado helicoidal en 3 grados de libertad basado en el PKM a través de un método semi-discreto, y se obtienen los lóbulos de estabilidad. La corrección de los lóbulos de estabilidad se verifica sometiendo la señal de fuerza de corte a una transformación tiempo-frecuencia y detección de rugosidad. Se utiliza un cortador escalonado para mejorar el proceso de mecanizado y aumentar el dominio de estabilidad. El método propuesto en este documento puede proporcionar una referencia para la futura optimización de la predicción y optimización del proceso de fresado de materiales difíciles de procesar basado en PKM.