切削力是金属切削过程中的主要物理现象之一,其大小直接影响切削热的产生,并影响刀具磨损和耐用度,工件的加工质量。切削力又对计算功率消耗,机床、刀具、夹具的设计,对优化刀具几何参数等,都有非常重要的意义。因此,利用先进的切削力检测手段和计算机数值分析技术,建立切削力数学模型,准确地阐明切削力的大小及其影响规律,将有利于分析切削过程,并对生产实践有着重要的意义。切削力的预报主要用三种方法:一是切削力的理论公式。理论公式的优点是能够反映切削力诸因素的内在联系,有助于分析问题;缺点是由于推导公式时简化了许多条件,与实际情况差别较大,有些参数值目前还很难在理论上确定它的值,因而计算出来的切削力值与实际结果有相当大的误差。所以它只能作为一个分析式来使用,而不是一个实用的计算公式。二是靠实验测量作回归分析,得出切削力的经验公式。目前在实际应用中,大多用经验公式计算切削力,但该方法通常忽略那些难以量化的影响因素,因此模型预报的结果与实际值相差较大,故常用于估算。三是基于有限元法的切削力预报。已有的研究表明,有限元方法是研究切削过程的一种有效手段。为此,作者采用有限元模拟技术,对钻削过程进行了仿真。本文以有限元理论为基础,系统总结了金属切削过程模拟的关键技术,包括材料模型、切屑分离、摩擦模型的建立、能量耗散与局部热传导、网格畸变与网格重划等。针对钻削过程的特点,利用Deform软件建立了适于钻削过程的三维有限元模型。考虑工件材料的机械物理性能随温度的变化和流动应力受应变、应变速率和温度影响的特性来模拟材料的非线性;依据Deform软件的单元去除技术和网格自适应重划技术模拟了切屑的形成;为了处理钻削过程中的几何非线性问题,采用了ALE法;采用剪切摩擦模型模拟钻削过程中的摩擦问题。建立了45钢钻削加工的有限元模型,分析了钻削加工中切削用量对切削力的影响规律。为了验证基于Deform 3D的切削力预报的正确性和可行性,采用华东电子仪器厂的YD-21/4型动态电阻应变仪在相同工况下进行了钻削实验。通过对经验公式计算结果、试验与仿真分析的对比,切削力的预测值和实验值具有合理的一致性和共同的发展趋势,但是受计算条件的影响,在切屑分离时切削力曲线会产生一定的跳动。论文的研究结果表明,基于有限元方法的切削力预报是一种高效、低成本的预报方法。从而说明本论文研究的思路、方法是可行的,研究结果也是可靠的。