为了适应科技与社会的快速发展,企业对制造业的要求不断提高,因此高速切削技术以及高速切削机床在制造业中快速崛起,在保证工件表面质量的前提下,如何提高加工效率是该领域的一个重要研究内容。由于目前还没有相对完整的切削参数组合,可供操作人员在实际高速切削加工过程中选择,大多数企业为了保证机床和操作人员的安全,在生产加工过程中会选择使用该机床相对较低的切削速度,这样导致了高速机床的优越性不能充分发挥出来。因此需要通过模拟仿真与试验研究相结合的方式,对外圆高速车削加工过程进行研究,这对实际高速车削加工过程中实现高效率,高表面质量具有重要意义。本文以切削稳定域下外圆高速车削45~#钢为研究对象,基于无颤振切削参数对外圆高速车削加工中的切削力和表面粗糙度进行研究,并通过高速车削试验验证了仿真结果的可靠性。本课题主要做了以下几个方面的研究:(1)外圆切削系统稳定性分析与验证。运用解析法对两自由度切削系统动力学方程进行求解,得到了极限切削宽度的数值表达式,通过MATLAB绘制了判别切削系统稳定性的稳定性叶瓣图,得到了极限切削宽度的最小值,该值既能避免高速切削时机床发生颤振,又可有效的提高工件表面质量;最后对切削参数进行时域仿真来验证稳定性叶瓣图的稳定区域。(2)外圆高速车削加工时切削力预测模型的建立。基于无颤振切削参数设计正交试验方案进行试验研究,对试验结果采用极差分析法,探究切削稳定域下外圆高速车削45~#钢时,各影响因素对切削分力的影响顺序以及各参数的最优水平组合;对模拟仿真结果进行分析计算,求出了切削力的预测模型并验证其可靠性。最后通过单因素试验分析,探究各参数对切削力的影响规律。(3)构建切削稳定域下外圆高速车削加工工件表面粗糙度预测模型。借助表面轮廓位移变化量这一参数对工件表面粗糙度进行模拟分析,通过中心复合试验设计法设计表面粗糙度试验方案,对四因素五水平的表面粗糙度试验结果进行分析,建立了表面粗糙度预测模型,并对该预测模型进行了回归分析。(4)通过外圆高速车削试验,验证了模拟仿真的可靠性。基于无颤振切削参数对45~#钢工件进行外圆高速车削试验,通过对比分析得到,模拟仿真结果可以代替高速车削试验结果进行研究。最后通过Design Expert软件对切削参数进行优化,得到了最佳切削参数组合,并求出了该参数组合下表面粗糙度_aR的最优值。