随着各类高精密小微零件在航空航天、生物医学、电子、光学及精密仪器等领域的需求不断增加,零件小微化的加工和制造已经引起了人们广泛的关注,成为现代科学研究的热点问题。由于小微产品的功能越来越多,结构越来越复杂,使得微小零件通常具有复杂的小尺寸几何特征,采用微细加工技术可实现这些复杂三维特征零件的加工,适用于各种金属材料及非金属材料,因而得到了广泛的应用。微细切削加工并非简单的将宏观切削过程的尺寸缩小,尺寸的减小使得微细加工表现出不同于宏观切削的切削特性,如尺度效应和最小切削厚度现象等,这些特征使得传统宏观加工经验不能直接地运用于微细切削加工中。本文以金属材料无氧铜为研究对象,开展微细铣削机理的相关研究,建立了无氧铜材料的本构模型,基于ABAQUS完成了该材料介观尺度铣削加工的仿真分析,并完成了微细切削相关实验,为以后的应用奠定理论基础。主要的研究内容如下:(1)介观尺度切削无氧铜本构模型建立及仿真应用基于位错机制的应变梯度理论,考虑材料的微观结构特性,建立介观尺度下的材料本构模型,对理论推导出来的介观尺度下的材料本构模型进行分析研究,得到不同切削条件下的应力-应变曲线。在此基础上考虑刀具切削刃半径、材料断裂失效准则等,建立有限元仿真模型,应用所建立的仿真模型对介观尺度下尺度效应的产生机理进行分析研究。通过仿真,证明了刀具的切削刃半径是微细加工中最小切削厚度现象产生的原因。(2)介观尺度铣削无氧铜铣削力建模及实验研究基于滑移线场理论,建立介观尺度下无氧铜材料铣削力模型。并通过铣削实验对此模型进行了验证,证明模型具有一定的准确性。采用解析模型及实验的方法,分析得到主轴转速、每齿进给量及轴向切深分别对于铣削进给力及进给法向力的影响。通过极差与方差分析得到这三种因素的影响大小关系。最后,通过实验和三维仿真的方法研究了微细铣削所表现的尺度效应——切削比能,同时研究了刀具切削刃半径对微细铣削加工中铣削力的影响,为以后的理论研究提供基础。(3)介观尺度铣削表面粗糙度研究基于无氧铜微细铣削铣槽实验,将实验所得到的槽对其槽底进行表面粗糙度测量,并采用底面中心线上的表面粗糙度作为评价铣削成形质量的标准,研究不同的切削参数对表面粗糙度影响规律。