实验发现,在非自由切削过程中,当切削用量沿一定路径连续变化时,流屑角会发生从某一值到另一值的突变,并伴随切削功率的降低。这一现象具有很大应用潜力,但却无法用传统切削理论解释,因而有必要对其进行深入研究。外圆车削是普遍用于生产加工的双刃非自由切削的一种类型,对外圆车削时的流屑角突变现象进行数学建模,以此来探究流屑角突变的机理及实现对突变临界条件的预报,在理论研究和实际应用上都具有重要意义。本文主要内容如下:首先,通过有限元仿真获得了一组6061铝合金工件二维切削变形过程中剪切角、摩擦角与剪切应力的仿真数据,并据此拟合出了这三个二维切削变形参数的经验公式。其次,以剪切平面理论为基础,在切屑不发生分叉的假设下,建立了具有任意刀具角度和刀尖圆弧半径的双刃车刀外圆车削时的切削模型,引入所拟合的二维切削变形参数经验公式推导了外圆车削功率函数。基于该切削功率函数建立了流屑角突变的数学模型,实现了对流屑角突变的预报,并分析了流屑角突变的机理,以及车刀的主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径三个参数的取值对流屑角突变的影响。再次,通过使车刀沿斜线方向进给的6061铝合金工件的外圆车削实验,实现了控制变量沿一定路径的连续变化,在实验中观察到了流屑角突变现象和切屑分叉现象。流屑角突变临界条件的理论预测值与实验值具有较好的一致性,由此验证了外圆车削流屑角突变模型的有效性。最后,对实验中观察到的切屑分叉现象的发生机理进行了初步分析,得出“非自由切削过程中的排屑干涉是切屑分叉现象发生的根本原因,不存在排屑干涉的两类自由切削过程不会发生切屑分叉现象”的结论。