微细铣削技术是一种被广泛运用的精密级加工技术,适用于多种材料的加工,能以较大的灵活性和速度,加工出形状多样的微结构。在航空航天零件制造、精密光学零件制造以及生物技术上均有较为广泛的应用。微型零件的表面完整性对其使用性能有较大影响,其中,亚表层残余应力不仅影响到零件的静力强度、抗腐蚀性能、抗疲劳强度,还影响零件的疲劳寿命。因此,有必要对微细铣削的残余应力进行研究,建立残余应力解析模型,预测残余应力的分布情况,并分析工艺参数对残余应力的影响。针对微细铣削的特点,考虑刀具的刃口圆弧半径和材料的应变梯度效应引入的尺度效应,建立了切削力解析模型。以NAK80模具钢作为工件材料,采用Kistler9119AA1测力仪对动态切削力进行采集,切削力实测结果与解析模型的预测结果相吻合,验证了微细铣削切削力模型的准确性。采用该模型对微细铣削切削力进行预测,分析了加工参数对切削力的影响规律。基于镜像热源法的原理建立温度场预测模型,分析了工件内温度分布的特点和规律。结合滑动/滚动模型,在平面应变的假设下,根据切削力模型的预测结果建立了工件内的机械应力场,并将其作为载荷施加到工件上。经过加载卸载和应力应变释放,求解由机械应力和热变形引起的工件内残余应力分布,建立了微细铣削残余应力解析模型。采用Proto iXRD X射线残余应力分析仪对残余应力进行测试,并把实验数据和解析模型预测的数据进行对比分析,验证了残余应力解析模型的准确性。采用工具显微镜精确测量了刀具的几何参数,根据直角切削实验确定了NAK80的材料J-C本构方程,基于AdvantEdge FEM建立了微切削二维有限元模型。通过有限元模型模型获得了不同切削参数下的切削过程物理量的分布规律。将有残余应力限元仿真结果与解析模型预测结果及实验测试结果进行对比,说明了有限元模型的有效性。