钛合金因其优异的物理和机械性能而受到越来越高的重视,被广泛的应用于航空航天工业,用来制造飞机发动机、机体和各种高速结构件,被称为高性能战略金属材料。然而,由于其弹性模量小、导热系数低和化学活性高等特点,使其成为一种典型的难加工材料。在其切削加工过程中,切削区域会产生很高的切削温度,导致加工效率低、刀具磨损快。硬质合金刀具因其优良的性能而被广泛应用于钛合金加工。然而,硬质合金刀具的磨损是个突出的问题。严重的刀具磨损对加工效率和质量有较大的影响,而目前尚缺乏钛合金加工刀具寿命预测的有效模型和方法。因此,建立一个能准确预测刀具磨损量、监测刀具磨损状态的模型已成为钛合金加工研究领域值得关注的课题。本文以硬质合金刀具车削钛合金TC4为例,研究切削过程中刀具在热力耦合作用下的磨损特征和规律。从理论上分析了切削过程中的切削原理和切屑成形规律,研究了刀具的磨损形式、磨损过程和磨损机理。分别构建了单个磨损机理作用下和综合考虑磨粒、粘结和扩散磨损机理作用下的硬质合金刀具磨损模型,揭示了基于温度效应的刀具失效机理。在此基础上,利用有限元软件ABAQUS的二次开发技术进行了刀具磨损的预测研究,分析了切削用量参数对切削温度、切削力和刀具磨损的影响规律,以及研究了刀具磨损对切削过程的影响。结果表明,切削速度越大,刀具磨损越快,并且在切削用量参数中切削速度对切削温度的影响最大,而背吃刀量对切削力的影响最大,且随着刀具磨损的增大,切削力、切削温度及工件表面残余应力也会随着增大。用硬质合金刀具进行钛合金车削试验,观察分析了刀具前刀面的磨损情况,结果表明,仿真结果与试验结果基本吻和,说明所建的刀具磨损模型可以用来进行刀具磨损量和磨损状态的预测。