随着科学技术的快速发展,很多发达工业国家越来越重视以高切削效率和高加工表面质量为主要特征的高速切削加工技术,能够给企业和国家都带来良好的经济效益和社会效益。由于3Cr13是一种中碳马氏体不锈钢,材料的应用范围比较广,而其加工技术的研究涉及比较少,特别是在高速切削下同时考虑刀具角度与切削用量参数对切削力和加工表面质量影响的研究甚少,一般都是在普通切削速度下加工,由于在普通速度下加工时,产生的切削抗力比较大,并且加工质量差、生产效率较低。随着高速机床和加工刀具的发展,采用高速切削的方式加工3Cr13不锈钢成为可能,因此,研究高速切削下加工3Cr13不锈钢变得具有意义。本文首先应用Advangt Edge FEM专用切削软件,模拟高速车削3Cr13的过程,通过正交试验设计和极差分析法对所得结果进行优化,得出一个关于进给量、背吃刀量、切削速度、车刀角度的较优组合,依据这个组合来指导实验;然后由单因素实验与中心组合设计高速车削3Cr13不锈钢,分析工艺参数对切削力与表面粗糙度的影响规律,并建立相应的模型;最后通过响应面方法对工艺参数优化,得出获得最小表面粗糙度情况下的工艺参数组合。本文的主要研究工作:(1)通过Advant Edge FEM切削软件模拟3Cr13的高速车削加工,运用正交实验设计和极差分析法,以切削力最小为目标,得出一个以进给量、背吃刀量、切削速度、车刀角度的最优组合,并以此指导实验,旨在保证切削力相对较小的情况下,求得表面粗糙度最小的工艺参数组合。(2)通过单因素实验和中心组合实验设计,在高速车削下加工3Cr13材料,通过Kister测力仪软件测量,分析出各工艺参数对切削力的影响规律并建立其数学模型。(3)通过单因素实验和中心组合实验设计,在高速车削下加工3Cr13材料,通过Marh3代表面粗糙度仪器测量,分析出各工艺参数对表面粗糙度的影响规律并建立其数学模型。(4)通过响应面方法对表面粗糙度模型进行工艺参数优化,约束其他因素前提下,得到进给量、背吃刀量、切削速度和车刀前角的较优组合:在高速车削3Cr13不锈钢时,为了得到最小表面粗糙度值时较优的参数组合为进给量f=0.12mm/r、背吃刀量ap=0.42mm、切削速度vc=621m/min、车刀前角γ0=17°50",完善实际中3Cr13材料的加工机理。