近年来货运铁路列车运行速度与运输量逐年递增,作为关键部件的重载车轮越发容易出现踏面磨损凹陷、滚动接触疲劳、表面擦伤与剥离等各种损伤,需对其进行镟修修复。对车轮镟修参数的选用停留在依靠工人加工经验阶段,缺乏选择的理论依据,且对车轮镟修表面完整性仅有表面粗糙度一项,而轮-轨机加工表面完整性直接影响轮-轨匹配性能。为了延长货运线路轮-轨使用寿命与提高轮-轨的服役性能,并为重载车轮镟修参数提供选择理论依据,本文以重载车轮材料为研究对象,基于重载车轮实际镟修工况,开展重载车轮材料切削性能与滚动接触磨损性能的实验研究。完成的主要工作如下:(1)针对货运铁路广泛使用的D840重载车轮材料,开展力学与物理性能测试实验,掌握D840车轮材料性能参数。以车轮材料性能为基础,结合重载车轮镟修参数、刀具材料与几何参数选择合适的车削刀粒,并为之设计适用于普通数控车床的刀杆。(2)根据重载车轮实际镟修参数,在数控车床上开展D840车轮材料切削力与切削温度的实验研究。实验结果表明:D840车轮材料切削力随切削速度的增大而减小,随切削深度与进给量增大而增大,建立了D840车轮材料切削力预测模型并验证其可靠性;切削过程刀具温度随切削速度的增大而明显上升,进给量与切削深度对切削刀具温度的影响较小。(3)开展D840车轮材料车削表面完整性实验研究,分析切削参数对车轮材料车削表面完整性影响规律。实验结果表明:表面粗糙度、表面硬度、塑性变形层深度以及表层残余压应力均随着切削速度的增大而减小,随着进给量与切削深度的增大而增大;不同切削参数下表层残余应力表现为压应力;车轮材料表层发生塑性变形时,其珠光体组织片层间距不断减小,表面材料强度与硬度增大。(4)开展D840车轮与U71Mn钢轨材料机加工后滚动接触磨损实验,分析表面完整性对轮-轨材料摩擦磨损性能的影响。实验结果表明:摩擦系数随着轮-轨材料表面粗糙度的增大而增大。车轮材料车削后表面粗糙度与表面硬度对轮-轨材料的磨损量、表面磨损形貌、塑性变形层与磨损后表面硬度产生综合性的影响,适当增大车轮材料表面粗糙度与表面硬度可改善轮-轨材料摩擦磨损性能。