微小型零件具有体积小、质量轻等优点,现代医学、电子通讯、国防工业以及航空航天等领域对微小型零件需求越来越多。微细铣削加工技术具有铣削力小、加工精度高及适用材料广等优点,已成为加工微小型零件的重要手段。由于微细铣削中存在尺度效应,这将影响加工工件的表面质量。而在微细铣削时存在临界未变形切削厚度的现象(最小切削厚度现象),不同切削刃的刀具在微细铣削时有着不同的临界未变形厚度,当切厚大于等于临界未变形切厚时,可以克服尺度效应。所以,本文针对304不锈钢、H59黄铜和6061铝合金三种材料,采用三种刃圆半径刀具进行了微细加工的有限元仿真与试验研究,分析了不同刃圆半径刀具对微细铣削临界未变形切削厚度的影响规律,从而避免微细铣削中的尺度效应,促进微细加工技术的发展。首先,选择径向切深大于刀具半径的工艺方式,此时最小未变形切削厚度等于每齿进给量。分别以304不锈钢、H59黄铜和6061铝合金三种材料以及刃圆半径分别为5μm、2μm和1.5μm的刀具建立有限元仿真模型,并运用有限元仿真软件DEFORM-3D开展微细铣削仿真研究。研究发现,达到临界未变形切削厚度时,产生稳定且连续的切屑,铣削过程平稳且铣削力有减小或增长缓慢的趋势。其次,以仿真获得的参数为依据,进行微细铣削试验。通过采集铣削力的数据计算出铣削合力,并测出工件的表面粗糙度。获得的铣削合力及表面粗糙度值绘制成曲线图,观察其变化趋势,并把铣削合力变化趋势与仿真获得的铣削力变化趋势作对比。研究发现,达到临界未变形切削厚度时,铣削合力有减小的趋势,表面粗糙度在此时达到最小值。仿真得到的结果与试验获得的结果一致,验证了切削参数的正确性与合理性。最后,总结对比每个刃圆半径刀具在微细铣削三种材料时的临界切削参数,分析不同刃圆半径刀具对临界切削条件(临界未变形切削厚度)的影响规律。本课题研究结果对于给定工件加工特征后,选择合理的微细铣削刀具,亦或是给定刀具属性后选择合理的微细铣削参数,具有一定的指导意义。