随着科学技术的不断发展,航空航天、仪表仪器、能源和国防工业等领域对加工精度高、电磁性能优良零部件的需求量不断增加。纯铁材料具有优良的电磁性能,可以很好的满足此类零部件的材料要求。然而纯铁材料具有硬度低和塑性高等特点,切削性能差,影响工件的加工质量。因此对于高精度回转类纯铁构件通常采用精密车削和椭圆振动辅助切削组合加工方式加工。纯铁构件精密切削过程中易出现切削变形和刀具磨损等不良现象,降低工件的表面加工质量,影响工件的加工精度。切削力与切削变形、刀具磨损和工件表面加工质量有着密切联系。因此,切削力的准确预测对提高纯铁构件的加工精度与表面加工质量具有重要意义。本文以纯铁材料为主要研究对象,基于切削机理和材料的本构关系,分别建立了精密车削过程和椭圆振动辅助切削过程的切削力预测模型,最后设计了切削力预测系统。其主要研究内容如下:(1)基于切削机理和材料本构关系建立了正交切削力预测模型和斜角切削力预测模型。首先分析了正交切削过程中的速度关系,提出了考虑应变率强化、热软化和应变硬化影响的剪切流动应力求解方法。之后考虑切削刃倾斜角的影响,基于正交切削力预测模型,通过坐标变换法建立了斜角切削力预测模型。(2)综合考虑刀尖圆角、材料强化效应、变化的滑动摩擦系数和刃口圆弧半径的影响,建立了一种新的精密车削力解析预测模型。首先提出了一种考虑刃口圆弧半径和滑动摩擦系数影响的剪切角、有效前角和摩擦角的计算方法;之后建立了考虑变化的摩擦系数影响的犁耕力系数模型;然后基于泰勒模型提出了一种考虑材料强化效应影响的剪切流动应力求解方法;最后通过车削实验验证所建模型的有效性。(3)基于切削机理建立了椭圆振动辅助切削力预测模型。首先分析切削过程中椭圆运动轨迹和切屑形成机理,提出了一个切削周期内的瞬时切削厚度和瞬时剪切角求解方法;之后建立了椭圆振动辅助切削过程中的剪切力和犁耕力预测模型;最后通过对比预测结果与实验结果表明所建模型可以有效的预测椭圆振动辅助切削过程中的切削力。(4)基于MATLAB GUI工具箱设计了切削力预测系统。将精密车削力预测模型和椭圆振动辅助切削力预测模型应用到预测系统中,使用MATLAB GUI工具箱开发了切削力预测系统,实现了参数输入、数据输出和精度分析等功能。