研究发现,采用双刃车刀进行外圆车削且切削控制参数连续变化时发生的切屑分叉突变现象,会导致切削力的大幅降低,具有较大的生产应用潜力。对切屑分叉突变现象的发生规律进行研究,具有重要的理论与现实意义。为此,提出了一种基于突变理论中的蝴蝶突变模型和实验所得切屑分叉突变临界条件实验数据,利用现代优化技术,建立切屑分叉突变分歧集方程的方法。该方法首先按照理论控制点沿着特定控制路径穿过分歧集曲面是否发生突变及发生突变特征对蝴蝶模型分歧集所在控制空间进行划分,然后建立一组从4个实际控制参数到4个理论控制参数之间的简单线性映射函数,之后基于实验数据和所建目标函数,利用现代优化方法求解映射函数系数从而建立切屑分叉突变蝴蝶模型分歧集方程。为获得实验数据,设计完成了两轮共计246组刀具前角、刀尖角和进给量取不同值且背吃刀量连续变化条件下的切屑分叉突变临界条件实验数据获取实验,共获得了152组实验数据,通过分析所测得的动态切削力信号,发现切屑分叉突变会导致主切削力发生最高达23.0%的降低。应用所提方法,利用实验数据和现代优化技术,求解得到了前述线性映射函数系数,建立了相应的切屑分叉突变蝴蝶模型分歧集方程。利用所建分歧集方程和切屑分叉突变现象的实验观测结果,应用突变理论的相关结论,分析了突变发生的内在机理,揭示了突变发生的规律,并获得了一组给定切削条件时切屑分叉突变临界条件的预报值。验证实验发现,该预报值与实验观测值之间具有较好的一致性。这表明,所提方法和所建分歧集方程是有效的。以上研究成果为合理选择切削参数使切削过程发生切屑分叉突变,进而解决因切削过程中切削力过大引起的相关工艺问题,实现节能降耗提供了新的途径。