高速铣削属于断续切削,随着切削刃周期性切入和切出工件,在较短时间内刀具会受到周期性的快速升温和降温,从而对刀具产生热冲击影响,导致立铣刀发生磨损和破损失效,影响切削加工的效率和成本。高速切削温度的研究是高速切削机理研究的重要组成部分,获得刀具切削温度和热冲击对刀具影响特性已成为目前高速加工领域的研究重点。针对铣削加工过程的复杂性,铣刀温度测量的困难性等问题,本文以高速切削整体硬质合金立铣刀为研究对象,系统分析了现有研究的优缺点、对比得到在铣削过程中,其导热问题的特点是热源有一定的形状和尺寸,有一定的热量输出,但边界条件则多是未知值。因此,对铣削加工过程中的导热问题应用热源法具有优势。在热源法的基础上,建立了高速切削立铣刀动态温度场数学模型。其次,通过分析国内外金属切削温度测量方法发现由于高速切削加工中心电主轴的封闭性和铣削过程的复杂性,对于高速铣削切削温度的测量,目前国内外还没有成熟精确的测量方法。为了研究立铣刀切削过程的温度变化和反求输入刀体内部的热流密度,本文通过XH714D加工中心铣削304不锈钢板,采用嵌入式测温系统测量得到了立铣刀后刀面一点的连续切削温度。分析切削过程中的温度变化曲线,铣削初期温度迅速升高,之后温度逐渐趋于稳定,与真实的铣削温度变化吻合较好。然后,由于实验中立铣刀材料为硬质合金,属于耐高温的脆性材料,测量温度的热电偶只能在材料的表面放置;同时,高速切削整体硬质合金立铣刀加工过程为断续切削,切削温度是一个快速的非稳态过程,无法由测得的温度简单计算立铣刀内部温度梯度而直接获得表面的热流密度。通过立铣刀表面温度进行导热反问题求解获得立铣刀铣削过程中,前刀面的热流密度是研究的一个难点,也是获得切削温度场的基础。本文在立铣刀动态温度场数学模型正问题求解的基础上利用粒子群智能算法反求得到了热流密度的级数表达式。再利用ANSYS的瞬态热分析模块,把反求得到的热流密度按照不同的时间段加载到立铣刀实体模型的刀屑接触面上,然后通过ANSYS的APDL二次开发模块编写DO循环加载程序,实现了模仿真实切削过程切入切出的循环过程,分析得到了立铣刀瞬态的温度场仿真分布规律和温度梯度的特性。最后,对立铣刀热冲击特性进行了研究,铣削加工完成后采用日立S-4800扫描电子显微镜(SEM)观察铣刀切削区域的表面形貌和微观组织结构变化。在高速铣削瞬态温度场的ANSYS分析基础上,重新进入前处理把热单元改为相应的结构单元,把分析的温度结果作为载荷施加到结构分析模型上,得到立铣刀的热应力分布。对比SEM图片和仿真结果,得到了集中在刀屑接触区域的热应力导致刀具前刀面磨损和切削刃发生崩刃,集中在刀尖区域的热应变导致刀尖强度降低,最终使刀尖发生磨损失效。