高速切削加工已成为解决难加工材料最有效的方法之一,优化切削用量使得工艺系统达到最佳的状态,获得高的加工精度和生产效率显得十分重要。本文以社会经济发展广泛使用的3Cr2W8V模具钢为加工对象,通过国内外高速切削技术的发展与现状分析、切削变形与切削力建模及实验研究,旨在优化一类模具钢的加工过程。其主要研究内容和结果如下:首先,以高速切削加工理论为基础,基于正交试验法设计了测量铣削力的实验方案,研究了高速铣削3Cr2W8V模具钢过程中铣削用量对铣削力的影响,发现随着铣削速度和前角增大,铣削力减小;随着轴向切削量增大,铣削力呈先减小后增大的变化趋势。通过极差分析发现轴向切削用量对铣削力的影响高度显著,铣削速度、径向切削量对铣削力的影响较小。因此,采用较小的轴向切削量和每齿进给量,较大的铣削速度和径向切削量可有效地提高3Cr2W8V模具钢的铣削加工特性。其次,利用多元线性回归分析法将正交试验数据拟合成铣削力预测模型。利用方差分析法对铣削力预测模型的回归方程及系数进行了显著性检验,结果显示:所建立的铣削力预测模型的回归方程均高度显著。在四个回归系数之中,轴向切削量对铣削力F_x、F_y和F_z的影响高度显著,进给量和铣削速度影响次之,径向切削量影响最小。最后,基于热塑失稳理论,采用Johnson-Cook粘塑性本构方程建立了有限元模型,利用有限元非线性软件模拟仿真了高速干切削时连续状、锯齿状切屑的成形过程,分析研究了不同切削参数对切削力、切削温度、切屑形态的影响,发现随着切削速度和轴向切削量增大,切屑表面的温度升高,切屑锯齿化程度越明显;随着刀具前角增大,切屑表面的温度降低,切屑锯齿化程度却减弱。另外,随着轴向切削量增大,切削力增大;而随着切削速度与刀具前角增大,切削力减小。通过理论计算发现切削速度与切削温度之间存在着非线性关系,且随着切削速度和轴向切削量增大,切削温度出现了先急剧增加而后趋于缓慢增加的趋势。