中文摘要：

近十余年来世界主要工业国家生产的高速切削加工机床几乎都以每年一个新台阶的速度更新换代，相对而言，高速切削加工的机理和工艺技术发展已经滞后，高速切削数据库尚未充实。切削热和切削温度对切削加工质量和刀具寿命影响极大，而高速切削中切削热的产生及其在刀具、工件和切屑中的分散尚未被清楚地知晓，尤其尚欠缺实验验证，所以是亟待搞清楚的问题。本课题旨在通过大量实验，结合计算机模拟仿真，研究高速车、铣削常用结构钢和模具钢过程中的热源产生量和热量分配、干切削和不同冷却方式对切削热量分配的影响趋势及程度、刀具和工件经历的最高温度及温度分布，为高速切削刀具与切削参数的选择，以及高速切削机床冷却系统和工装夹具系统、排屑系统的的设计与选择提供切实可靠的依据；另一方面发展和完善高速切削加工中切削热和切削温度的测量方法与装置，为高速切削科研和生产中监控切削热源和切削温度提供切实可行的手段。

结论摘要：

切削热和切削温度对切削加工质量和刀具寿命影响极大，而高速切削中切削热的产生及其在刀具、工件和切屑中的耗散尚未被清楚地知晓，尤其尚欠缺实验验证，所以是亟待搞清楚的问题。本课题设计了专用实验装置并进行了大量的切削试验，结合解析法计算和有限元模拟以及应用红外热像技术，研究了高速车、铣削常用结构钢和模具钢过程中的热源产生量和热量分配、干切削和不同冷却方式对切削热量分配的影响趋势及程度、刀具和工件经历的最高温度及温度分布。所得主要结论为干切削条件下，中低速切削时，传入工件的热量接近切屑带走的热量，而在高速段，切屑带走绝大部分的切削热，其比率随切削速度的增大而增大；传入工件和刀具的切削热量虽然也随切削速度的增大而有所增加，但其比率都随切削速度的增大而减小。传入封闭容器空气中的热量不到1%。强制冷却切削与干切削相比较，水冷条件切屑带走的切削热占总切削热的的比率最大，压缩空气冷却次之，干切削最小；水冷条件下传入工件和刀具的热量比率最小，压缩空气冷却时其次，干切削时最大。本项目研究结果为高速切削刀具与切削参数的选择，以及高速切削机床冷却系统和工装夹具系统、排屑系统的的设计与选择提供了依据。