随着现代科学技术的发展,高强度钢、高温合金、钛合金及复合材料的应用更加广泛。这些材料的切削加工性能差,普通刀具的耐磨性已经不能满足生产的要求。选择新型耐磨刀具材料、刀具合理的几何角度与切削用量及优质切削液等可以提高刀具使用寿命。如果能够用现有的刀具材料让刀片在切削过程中自回转,则能提高生产效率和刀具使用寿命,还能保证表面质量。首先,分析了自回转刀具的工作原理、刀片安装方式及工作角度,推导了切削速度、进给量、安装刃倾角的相关公式。然后,利用Pro/ENGINEER对自回转车刀进行了实体建模,利用Pro/MECHANICA对自回转车刀进行了有限元分析。通过静力分析得到了自回转车刀切削时的应力、应变和位移的大小及分布情况,完成了自回转车刀的结构优化设计。通过对自回转车刀的模态分析,确定了刀片轴、刀体的前四阶固有频率和振型,以防止刀片回转部分在切削过程中发生共振。最后,用高速钢刀片的自回转车刀,对45钢进行了单因素切削试验。研究了切削用量对切削力、加工表面粗糙度的影响。观察并分析了刀片旋转均匀性等问题。并用Matlab对切削力信号进行了频谱分析,确定了不同切削条件下刀片和机床的振动规律,从而采用合理切削参数减小振动。切削试验表明自回转车刀结构是合理的,切削性能良好,可用于生产。