单晶锗作为一种重要的红外光学材料,在红外测温、通讯、生物工程和航空航天等领域应用广泛。在单晶锗的微细切削加工过程中,切削温度的变化会导致刀具出现明显的磨损以及切削区域的热变形,从而降低材料的已加工表面质量和产品的加工精度。切削温度已经成为影响产品质量的重要因素,而目前关于单晶锗微细切削温度的分布缺乏深入的研究。因此,本文从理论分析、有限元仿真和单点金刚石切削试验三个方面对单晶锗在微细切削过程中的温度场分布规律进行探究,以期为实际生产提供一定的理论数据参考。首先,参照实际切削过程建立了几何切削模型,采用热源法,通过对热传导控制方程的求解,根据固体热传导原理,推导出在剪切面热源作用下的理论温升计算模型以及在刀具和前刀面摩擦热源作用下的理论温升计算模型。其次,通过有限元切削仿真分析了单晶锗在不同切削参数(主轴转速、进给速度、切削深度)和不同刀具参数(前角、后角、刀尖圆弧半径)下的温度分布及其变化规律。仿真结果表明:切削温度的最高点出现在前刀面上且距离切削刃较近,切削过程中,温度的分布以刀具前端的最高温度点为中心呈同心形,距离最高温度点越近,温度变化梯度越大;切削参数越大,最高温度越高,温升也增长的越快,温度随着进给速度的增大而升高的速率最快;刀具参数对温度具有不同的影响,其中刀具的负前角越大其温度越高,后角增大其温度呈缓慢下降趋势,刀尖圆弧半径增大其温度也缓慢增加。通过MATLAB软件对不同切削参数和不同刀具参数下的理论温度极值进行了计算,对比有限元仿真结果两者相对误差在10%以内,证实了理论模型的精确性。最后,通过单点金刚石切削试验,利用红外热像仪测量了切削温度,并采用光学轮廓仪测量了表面粗糙度,以此对仿真结果进行验证。通过对试验结果的分析,进给速度对切削温度和表面粗糙度的影响最大,即试验结果对进给速度最敏感,同时切削温度越高其表面粗糙度值也越大。