切削力对切削机理的研究,对计算功率消耗,对机床、刀具、夹具的设计,对优化刀具几何参数等,都有非常重要的意义。因此,利用计算机数值分析技术,建立切削力模型,阐明切削力的大小及其影响规律,实现切削力的预报是切削理论研究中的重要课题之一。本文首先从金属切削理论出发,结合数值模拟方法,对金属切削过程的有限元建模理论进行了分析,系统总结了金属切削过程模拟的关键技术,包括切屑分离准则、材料断裂准则、接触摩擦模型、切削热的产生和温度分布等。然后建立二维正交切削加工模型,通过采用粘结—滑移摩擦模型,有效地模拟了不同速度下金属切削加工过程,就切削速度对金属切削的影响进行了分析。建立了铝合金7050、1045钢和52100钢三维切削加工的有限元模型。分析了铣削加工中切削力的周期变化规律,建立了切削力曲线。对切屑形态、切削温度以及应力场和应变场等物理量的分布进行了预测。同传统的经验计算法相比,金属铣削加工的有限元模拟改变了传统的定性分析方式,而传统的经验计算法需要大量切削试验数据,而且在某些特殊情况下经验法很难实现,这无疑会增加生产成本。金属铣削加工的有限元模拟可以对生产实践中以选择最优切削条件来提高切削加工效率、降低生产成本有着十分重要的意义。最后,通过同铣削加工理论经验值相比较,对本论文研究结论进行了验证,从而说明本论文研究的思路、方法是可行的,研究结果也是可靠的。