高硬度合金加工刀具瞬态热传导的探索是切削机理研究中一个重要组成部分。因其过程大多属于断续切削,所以刀具在短时间内受到周期性的快速升温和冷却,造成刀具使用寿命减少,加工成本增高和零件生产质量下降等问题。因此,在线监测高硬度合金加工刀具的热传导并及时确认其健康状况,具有较为重要的现实意义。在加工过程中,摩擦和塑性变形产生的能量主要转化为热量,传导到刀具、工件和新生成的切屑中。传导到刀具的热量主要聚集在较小的刀具-切屑界面区域,导致该区域局部温度场较高,温度梯度较大,从而造成刀具的热传导过程监测困难。因此,本文针对切削加工过程中工况复杂,切削刀具温度不易测量等问题,以硬质合金刀具为研究对象,通过分析刀具早期热模型,完善高硬度合金加工刀具的瞬态热传导数学方程;同时,采用实验测量、优化算法和有限元相结合的办法对在刀具刀尖附近温度已知情况下瞬态热传导反问题模型进行研究。论文的主要研究工作有以下几个方面:（1）通过分析刀具加工过程中热量的产生原因及热模型的表现形式,发现解析模型结合数值研究具有较大的优势。因此,本文在数学物理方程的基础上,建立了热源热量关于时间和空间的表达式,进而完善高硬度合金加工刀具的瞬态热传导数学控制方程。（2）提出利用积分变换法求解瞬态热传导方程,并结合MATLAB数值计算来对热传导方程数值积分问题进行求解。在所有参数条件已知的情况下,求解热问题实例,分别绘制热源热量图和温度场分布图,验证了方法的有效性。（3）针对切削过程中刀具出现热源热量未知无法测量、导热系数不固定等问题,基于瞬态热传导控制方程和优化算法建立刀具的瞬态热传导反问题数学模型。通过搭建切削加工温度测量的实验台,利用热电偶测温系统采集刀具-切屑接触面周围几点的温度数据,分析温度变化曲线,将反问题转化为参数优化问题估计了刀具的热源热量。（4）为了解决热模型参数复杂,微分方程不易计算等问题,在模拟仿真中,采用Workbench瞬态热分析模块并依据切削加工实验过程来设置仿真参数,通过ANSYS APDL编写热加载程序模拟真实切削过程的非线性热源热量,将估算的随时间变化的热源热量加载到刀具-切屑的接触面上。仿真结果表明,切削刀具加入非线性参数特征得到的瞬态温度梯度特性和温度场变化规律较为准确。（5）通过对理论研究和仿真研究发现,瞬态热传导反问题结合有限元可以较好的计算切削过程中刀具的热源热量和详细温度场,实现了刀具温度的可靠监测。该方法对温度测量实验的要求不高,所以易于在工业上实现,同时也可以扩展到其他加工或热加工在线热源识别或温度场重建领域。