研究发现,直线双刃刀具切削时所产生的切屑分叉突变现象会导致切削力的大幅降低,在切削过程节能和节能刀具设计方面的利用潜力巨大。为此,提出了一种基于突变理论及其所推荐的燕尾突变模型和蝴蝶突变模型建立直线双刃对称切削时切屑分叉突变分歧集方程的方法。该方法将从切屑分叉突变的实际控制参数到标准突变模型的理论控制参数的映射关系设定为一组系数待定的线性函数。为了求解该系数,进行了基于二分法原理设计的获取切屑分叉突变临界条件实验数据的切削实验,获得了相应的直线双刃刀具对称横切45#钢圆盘形工件时切屑分叉突变临界条件实验数据。利用该实验数据和现代优化技术,得到了线性函数的系数,基于燕尾突变模型和蝴蝶突变模型建立了可以预报任何刀具刃形角和前角组合的直线双刃对称切削时切屑分叉突变分歧集方程模型。经验证,所建模型的切屑分叉突变临界切削厚度预报值与实验值吻合较好,预报平均绝对误差都小于11.2%,且发生切屑分叉后比切削力最大降低64.68%。设计并完成了一组采用直线双刃刀具非对称横切45#钢圆盘形工件时,切屑形态及动态切削力观测实验。该组实验不仅获得了14组直线双刃非对称切削时切屑分叉突变临界条件实验数据,还发现非对称切削时的切屑分叉突变具有不等分系数越小、所导致的比切削力平均降幅越大的规律。以上研究成果初步奠定了通过合理利用切屑分叉突变现象,实现刀具结构和加工工艺参数节能优化,进而解决因为切削力过大而引起的种种工艺问题、实现切削过程节能的基础。