氧化锆陶瓷由于其优异性能在牙科修复领域已得到广泛应用。但是，牙科氧化锆陶瓷的完全烧结体在加工过程中容易产生表面和亚表面损伤，从而导致牙科修复体过早发生失效损坏。完全烧结牙科氧化锆陶瓷（下文称完全烧结氧化锆）属于硬脆性难加工材料，一般只能以磨削作为加工手段，成本高、效率低。本文基于“以切代磨”的思路对金刚石刀具铣削完全烧结氧化锆的切削性能、工艺及机理开展深入研究，为该材料铣削工艺实用化奠定基础。本文完成的主要工作如下：　　1.完全烧结氧化锆切削的离散元仿真模型　　采用力学性能数值模拟试验方法，分析了完全烧结氧化锆颗粒微观参数（颗粒刚度、连接键强度等）对材料宏观性能（强度、韧性等）的影响规律；通过对比材料宏观性能的模拟结果与实测结果，修正颗粒的微观参数，从而保证了颗粒微观参数的准确性，使颗粒连接模型最大程度接近实际。同时，建立了完全烧结氧化锆切削离散元法刀具模型，为完全烧结氧化锆陶瓷的应力、亚表面损伤等研究提供了基础。　　2.完全烧结氧化锆脆性域铣削加工的切削力与切削热　　采用正交试验法设计了完全烧结氧化锆的脆性域铣削加工实验，研究了切削力、切削温度、热应力以及切削应力随切削参数的变化规律。基于热源法，建立了完全烧结氧化锆切削温度的有限元分析模型；通过红外测温实验结果与切削温度仿真结果的对比分析，获得了切削热传入陶瓷工件的传热比例。结果表明该比例较低，仅为3.5％左右，并且进给速度对该值的影响比较小。　　3.完全烧结氧化锆脆性域铣削表面形貌、表面/亚表面损伤以及刀具磨损　　通过改变进给速度开展了不同最大未变形切屑厚度（以下简称切削厚度）条件下的脆性域铣削试验。采用扫描电镜观测了加工表面形貌，发现已加工表面上有光滑条痕和脆断区域间隔交替出现，随着切削厚度的增大光滑条痕所占比例不断减少直至消失；加工表面损伤包括脆断凹坑、光滑条痕处微裂纹、脆断区域微裂纹、大裂纹及鱼鳞状裂纹，未发现横跨多个区域的细长裂纹。采用离散元法仿真得到了亚表面裂纹深度随切削厚度的变化规律。开展了刀具磨损试验，发现刀具磨损的主要形式包括晶粒脱落、局部崩刃、磨粒磨损以及石墨化，并分析了刀具磨损对切削力及其信号分形维数的影响。　　4.完全烧结氧化锆延性域铣削加工可行性及其机理　　开展了小切削厚度条件下的铣削试验，通过对加工表面形貌的扫描电镜观测，证实了完全烧结氧化锆延性域切削的可行性，并且确定脆延转变临界切削厚度大约为0.65μm。综合采用应力均布效应理论和滑移理论解释了脆延转变机理：刀具刃口圆弧挤压效应给切削区域带来均匀的高压应力场，抑制了裂纹的扩展，从而使得刀具刃口圆弧附近的材料以滑移形式形成切屑。通过离散元仿真分析了不同切削厚度下刀具刃口圆弧附近区域压应力与剪应力的比值，验证了上述对脆延转变机理的解释。　　5.完全烧结氧化锆延性域铣削加工的表面质量　　开展了不同切削厚度下已加工表面的粗糙度试验研究，结果表明，延性域铣削时表面粗糙度在Ra0.4-0.5左右，可以满足牙科要求。利用X射线衍射法，获得了不同切削厚度下已加工表面的残余应力，研究表明残余应力大小随切削厚度增大而增大，均为压应力，最大值约为230MPa。同时，仿真分析表明切削过程中的热应力较小，不到总应力绝对值的10%，而机械应力是构成表面残余应力的主要因素。　　6.完全烧结氧化锆铣削加工工艺优化及验证　　以脆性域、脆延转变、延性域切削的研究结果为基础，对完全烧结氧化锆的粗加工、半精加工、精加工工艺参数进行了优化。采用优化条件加工出了若干槽牙冠模型，并对其中一对牙模进行咬合试验。通过约960小时的试验，牙模啮合面仍保持完好，验证了完全烧结氧化锆陶瓷“以铣代磨”工艺的有效性。