以高效率和高精度为基本特征的高速切削技术,是近20多年来迅速崛起的先进制造技术之一.目前,高速加工已在模具、航空、汽车等制造业广泛应用,产生了显著经济效益.然而,高速加工导致刀—工界面的高温和高应力,切削热及由此产生的切削温度影响刀具寿命和工件加工质量,而高速切削时切削温度分布及其变化规律则是高速切削工艺分析的主要依据.因此,对高速切削时切削温度的研究非常重要.计算机技术的飞速发展使得利用数值模拟方法对高速铣削过程的模拟、工件温度场、刀具与工件之间的界面温度的模拟研究成为可能.该文对铣削过程尤其是高速铣削过程中切削参数(切削速度、进给速度、冷却条件)对切削温度的影响作用进行研究.具体工作包括:(1)研究并自行设计了一种高速加工过程中切削温度的直接接触式测量的计算机辅助测温系统.它采用自然热电偶测量刀—工界面温度,采用标准热电偶测温技术对工件表面和体内温度分布进行直接接触式测量.该方法可以用于刀具旋转的切削加工中(例如立钻、立铣)测量切削温度,具有成本低,易于切削过程温度的动态测量的优点.(2)用该测温系统进行高速加工淬硬钢的切削温度测量试验,研究表明:切削速度对刀-工界面温度和工件最高温度有显著的影响,而进给速度的影响不甚显著.对于给定的工件材料和刀具材料存在一个临界速度值,当切削速度超过此临界值时,刀-工界面温度和工件最高温度随切削速度的增加不再显著升高保持相对稳定状态.(3)用该测温系统对中碳钢的低中速加工过程进行动态切削温度测量,结果表明:刀—工界面温度变化规律和工件温度变化规律与传统的加工机理相符合,即切削速度对切削温度有显著的影响,随着切削速度的增加,工件平均温度及最高温度上升.(4)应用有限元方法对高速铣削过程、工件温度分布及工件与刀具之间的界面温度进行二维有限元模拟的尝试和探讨,并对铣削过程的三维有限元模拟进行了探讨.研究结果表明:应用计算机技术的金属切削过程仿真能够对切削过程的各主要物理要素进行理论预报,并为研究超高速切削等新工艺机理提供了可行的方法.