钛合金是普遍使用于航空航天工业中的一种难于加工的材料,在铣削的过程中刀具会因为热力耦合场、铣削温度等影响因素而发生磨损。作为金属材料加工过程中的主要指标,铣削温度是影响铣削刀具破损和磨损的主要因素,而且刀具的温度会对机床主轴的温度场产生影响,这些都将影响机床的加工精度及工件的表面完整性。因此,本文以TC4钛合金材料铣削过程为研究对象,针对整体硬质合金立铣刀铣削过程的刀具温度场以及传入刀具的切削热分配比例进行了全面的研究。研究切削热问题需要对切削热产生的数量进行计算,本文通过斜角切削理论模型以及对流换热理论公式应用解析法获得了不同工况下钛合金铣削过程中刀具前刀面的热流密度载荷以及刀具在不同转速下与自然空气的对流换热系数,以此为基础对铣削过程中铣刀的温度场进行有限元传热仿真分析。由于有限元仿真软件ABAQUS对复杂三维模型的建立能力有所欠缺,所以本文通过3D制图软件Solidworks建立出三维模型。铣刀的参数由刀具供应商山特维克公司提供,基于此结构特征参数完成对铣刀三维模型整体的建立。在立铣刀的刀-屑接触面上按照与切削时间一一对应的关系,按比例逐步施加通过理论模型得到的表面热流密度载荷。随着铣削时间的不断变化,切削热传入立铣刀后慢慢传导至整个刀具整体,温度场也随着时间的变化而改变。通过对立铣刀铣削过程中刀具的温度场进行有限元仿真求解获得立铣刀温度场分布情况随时间变化的分布情况,为研究切削热传入铣刀的分配比例提供了基础。为了对有限元模型的正确性进行验证以及对模型中施加载荷的数值提供依据,本研究对TC4钛合金材料铣削过程当中刀具尾部进行了测温实验。本研究设计了一种便携式温度采集存储模块与铣刀刀柄组合的测量铣刀刀杆温度的实验方法,此方法可以对高速旋转的立铣刀刀杆处任意点的温度进行采集。测得的温度对仿真结果进行对照,并调整仿真过程中按比例施加的热流密度数值直至实验结果与仿真结果吻合,最终以有限元模型中施加的载荷除以总的热流密度载荷即可得到准确的刀具切削热分配比例系数。对不同加工材料、不同工况下的热分配比例系数进行收集,可以发现切削温度以及刀具、刀柄温度场随时间变化的规律,这可以对由铣刀和刀柄温度场的变化而引起的加工误差起到指导性的作用。