筒节材料(2.25Cr-1Mo-0.25V)具有抗高温、塑性好、强度大等特点,常用于石油化工行业中。在实际切削过程中,硬质合金刀具切削筒节材料在高温高压环境下很容易导致刀具前刀面发生粘结破损。通过分析其主要原因,发现是刀具磨损累积结果所造成的,最终导致刀具失效。针对这一问题,本文在国家自然科学基金“重型切削过程中硬质合金刀具前刀面粘焊层损伤机理研究”(项目编号:51575146)的支持下,通过切削实验与数值模拟相结合的研究方法,对刀具磨损过程中的磨损形式及其磨损机理、磨损表达参数与磨损模型、切削条件对刀具磨损量变化特性以及参数优化等问题开展了一系列深入研究,进一步提高刀具的抗磨损能力、延长刀具使用寿命具有现实意义。首先,通过硬质合金刀具切削实验,分析切削筒节材料过程中刀具磨损表面形貌以及失效形式;利用扫描电镜(SEM)对刀具前刀面磨损区域的元素浓度进行分析,探讨了刀具前刀面的主要磨损机理,为后续建立刀具磨损模型奠定理论基础。其次,结合实验与切削过程数值模拟结果,获取了刀具前刀面磨损表达参数,建立了切削筒节材料硬质合金刀具前刀面磨损模型。基于该模型进行刀具磨损数值模拟,获得了切削参数对刀具磨损的影响以及刀具磨损过程中力-热和应力场等分布特性。最后,通过曲面响应法,建立切削参数与刀具磨损的映射模型,获得了响应曲面,分析了切削参数交互作用对刀具磨损的影响规律,将切削参数进行优化,最终为实际加工提供理论指导。