切削过程中,随着切削参数的连续变化,切屑的流动方向即流屑角会在某一时刻发生突跳性的改变,这就是流屑角突变现象。实验发现,流屑角突变发生瞬间,切削力发生最高可达75%的变化,其对工艺效果的影响和在节能降耗方面的应用潜力不容小觑。通过理论分析和实验研究,探明流屑角突变的内在机理并建立能准确预报流屑角突变的数学模型,是合理利用该突变现象的前提,具有重要的意义。本文首先在分析不等分剪切区模型的参数敏感性的基础上,提出了模型的改进方案,随后设计并完成了两轮6061-T6铝合金的直角切削实验,并根据实验数据实现了不等分剪切区模型的改进。与两轮切削实验数据比较发现,改进不等分剪切区模型预报的切削力的平均绝对误差均小于10%。然后根据改进不等分剪切区模型,采用等效平面法推导了斜角切削的切削功率,并以此为基础推导了刀尖圆弧半径不为零时端面车削的切削功率,得到了能够准确描述流屑角突变现象的势函数。接着提出了一套基于差分法建立突变现象的数学模型的方法。该方法通过对切削功率函数进行差分获得其极值点,通过数值方法绘制流屑角突变的平衡曲面并获得突变的临界条件,进而建立端面车削流屑角突变的数学模型。最终利用所建模型,分析了刀具的主偏角、刀尖圆弧半径和前角等因素的变化对流屑角突变的影响。最后设计并完成了端面车削流屑角突变模型的验证实验,获得了一批流屑角突变临界条件的实验数据。实验发现,在车削凹形工件和凸形工件时,所建立模型预报的突变临界条件的平均绝对误差分别为10.82%和8.75%,较前人所建立的同类模型有显著的提高。本文基于改进不等分剪切区模型建立的端面车削流屑角突变数学模型,揭示了流屑角突变发生的内在机理,准确预报了发生突变的临界条件,为流屑角突变现象的合理利用进一步奠定了基础。