前言

据统计，我国国内生产总值中约有1/4直接来自于机械制造业。在机械制造中，绝大部分的机械加工工作量是由切削加工来完成的。虽然一些特种加工技术（如电加工、激光加工、超声加工等）也在不断发展，但迄今为止，切削加工在大多数情况下仍然是能耗最低、效率最高、经济性好的加工方法。

随着机械制造、航空航天、兵器、汽车、化工、能源、船舶等工业的迅猛发展，对结构材料性能的要求越来越高。具有不同性能的新材料，如高强度钢、超高强度钢、高锰钢、淬硬钢、耐磨合金铸铁、不锈钢、高温合金、钛合金、热喷涂材料及高熔点材料等不断涌现。但是，这些材料都很难进行切削加工，被称为难加工材料。

在计算机集成制造系统中，合理地设计切削参数，对提高零部件的加工效率、加工质量和降低生产成本起着十分重要的作用。由于切削加工制造精度高，并且是机械制造领域零部件最主要的加工方式之一，如今正朝着绿色、高效、超精密的方向发展，所以与其相关的理论和技术一直是精密加工、优化设计、信息技术、集成制造等研究领域关注的热点。

金属零部件在切削过程中伴随着机械、热、化学和物理等诸多因素的相互作用。如何结合企业具体加工需求，确定一组最优切削参数，以控制这些因素引起的综合效应，是研究人员最主要的目标之一。同时，最优切削参数的采集、优化与工艺数据/信息的共享和重用是集成制造系统的瓶颈问题。

国内外研究机构一直进行最优切削参数理论和方法的研究工作。在加工质量、成本、机床能耗、刀具磨损等方面，研究人员取得了许多成果。切削参数优化的首要问题是切削参数的采集、处理，而采集所运用的实验方法、数据分析方法的正确与否直接影响切削参数最优解的准确性。

在研究过程中，以下两个问题一直困扰着研究者：

1）切削参数优化与刀具磨损特性的关系。刀具的磨损特性与切削力、切削温度的关系虽然有一定的研究，但由于切削加工时刀具与工件之间的物理、化学作用，致使刀具的磨损与切削力、切削温度之间的变化规律的探讨有待深入。另外，对刀具磨损机理的研究往往比较单一、孤立，刀具是否存在最低磨损状态，以及刀具处于最低磨损状态下的磨损机理也需要进一步研究。

2）切削加工过程中各物理量变化规律之间的内在联系。通过实验建立起各个物理量（切削温度、切削力、磨损量）与切削参数之间的关系，借助现代设计方法（如有限元法、优化设计、响应曲面法）获取最优的切削参数，或通过构建的模型预测一些物理量。然而，这些物理量之间的内在联系研究不足，譬如建立了切削温度、切削力、刀具前/后刀面磨损量与切削参数的关系模型，但对这些物理量之间的关系研究不够深入，特别是以一组最优切削参数加工时，这些物理量之间的重合度未见报道。

本书为基于刀具最低磨损的切削参数优化提供了新的方法。书中提及的参数化构建切削加工有限元模型的技术，为切削加工的模拟仿真提供了方法，同时也为最佳温度的切削机理的继续研究、最佳温度的预测、基于最佳切削温度的优化方法研究提供了方向。因此该书具有一定的学术价值，也有一定的实用价值。

此外，本书对一种难加工材料的普通车削、铣削加工过程的研究是在金属切削理论和有限元理论基础上开展的。书中基于最佳切削温度的优化方法、基于Marc参数化建立切削加工的有限元模型的解决方案具有一定的特色和创新性。本书融理论与实践于一体，定性、定量分析相结合，通过机理解释现象，整体性、系统性较好。

相关课题的研究得到了西北工业大学苑伟政教授、杨巧凤高级实验师，以及东风商用车有限公司工艺研究所冯继军高级工程师、张梅高级技师等的大力支持和帮助，在此向他们表示衷心的感谢！

本书得到了厦门理工学院学术专著出版基金的资助，在此表示感谢！

由于作者水平有限，书中难免存在错误与不足之处，望读者批评指正。

编者