高进给铣削(HFM)理念顺应了追求效率换取最大利润的社会趋势,其将浅的切削深度和高的每齿进给量结合起来,以达到保护刀具,获得更高的金属加工切除率的目的。为了践行这一理念,高进给铣刀片成为了许多刀具企业研发的重点。而在铣刀片的研发中往往要考虑铣削时刀片的受力、温度及其磨损。日立公司设计的ASR型高进给铣刀片来源于圆形刀片,其圆弧切削刃在进行切削时不可避免的会产生排屑干涉,尤其是在进给量较大时。而排屑干涉的后果是切削力增大、刀具磨损加快。本文运用了自由切削理论对铣刀片进行优化,通过改变前刀面的形状,合理地疏导了切屑的流向,达到了消除排屑干涉的目的,并通过有限元仿真软件DEFORM-3D对优化后和优化前的刀片进行铣削仿真,得出两种刀片在铣削时的切削力、温度、及其磨损分布规律,并做对比分析。研究的具体内容如下：通过对自由切削理论的深入研究,提出了运用直纹面刀具的设计原理优化ASR铣刀片的方案,结合PRO-E软件对优化前和优化后的刀片进行了简化建模；随后又建立了三维耦合刚塑性有限元仿真模型,包括对材料模型、切屑分离准则、接触摩擦模型、磨损模型、网格划分和边界条件等的确定。对仿真结果进行了分析,包括切屑的形成,切屑形态、切削受力、切削温度、刀片磨损等；考虑了以进给量和进给速度为主的切削参数对切削力、切削温度以及刀片磨损的影响,并作了理论上的解释；设置了对比组和优化组,对比性地验证了优化后刀片的良好切削性能。结论是自由切削刀片因为强度高,散热较快,而且参与切削的刀刃较长,所以同等条件下与平面刀片相比,磨损较小；因为排屑干涉现象得到缓解,所以同等条件下受力较小。为该型刀片的设计改进提供了方向和理论支持。