随着各种难加工材料日益增多,制造业对刀具材料性能的要求越来越高。而陶瓷材料作为一种新型刀具材料,具有高硬度、高耐磨和耐高温等特点,有着非凡的应用前景。传统的刀具性能研究是通过实验试切的方法来进行,但这种研究方法需要进行反复的切削实验,成本高,研究周期较长。而随着计算机技术和计算算法的发展,使有限元分析法成为解决复杂工程的分析计算的有效方法,在工业生产的各个领域都得到了充分的应用。以往有限元分析在切削领域的分析主要集中在硬质合金刀具的切削仿真,缺乏对于陶瓷刀具,尤其是Si3N4陶瓷刀具仿真研究的关注。而且因陶瓷材料与硬质合金材料的性能差别较大,硬质合金刀具的切削仿真模型并不太适用于陶瓷刀具切削性能仿真分析。此外,研究人员对陶瓷刀具切削性能的研究往往过于片面地关注切削参数而忽略了整个产业投入-产出中(如最小成本、最大效益)的许多约束条件。针对以上的问题,本文采用有限元分析法结合切削实验,预测Si3N4陶瓷刀具在切削过程中的切削力、切削温度以及刀具磨损,同时研究其影响机理；本文采用遗传算法,结合实际生产状况对Si3N4陶瓷刀具的切削参数进行优化。本文先利用线性回归法推导磨损系数,采用计算机断层扫描技术对Si3N4刀具磨损量进行测量,采用Deform有限元软件的定点追踪功能,获取磨损位置的接触正应力等参数；再开展切削仿真分析,采用Deform有限元软件对四种Si3N4陶瓷刀具进行切削仿真,分析其切削力、切削温度以及刀具磨损量的影响因素；然后,开展切削实验验证,通过对比仿真与实验的切屑形状、切削温度以及磨损情况的差别,验证仿真的可靠性；最后,进行Si3N4陶瓷刀具的切削参数优化分析,通过遗传算法,以最小单元材料生产成本为优化目标,优化获得最优切削参数。论文的研究成果：首次成功推导出Si3N4陶瓷刀具切削AISI 4340钢的磨损常量数值,并将磨损常量用于仿真分析,进行实验验证,误差小于15%,预测效果较好；由Deform的定点追踪功能分析发现,刀具的硬度、接触面的正应力、接触面的温度以及切屑／刀具的相对滑动速度对刀具磨损量有较大的影响；切削验证实验证明该仿真模型真实可靠,仿真分析与实际切削数据具有相同的趋势,切屑形貌符合,切削温度误差小于15%,磨损形貌和磨损趋势一致；以遗传算法为核心的优化方法能够快速的获得陶瓷刀具的最优切削参数,提出了一种陶瓷刀具的切削参数优化方法。