机器人骨铣削广泛应用在不同的骨科手术中,以其加工精度高和铣削加工形式的特殊性深受医生和病人的欢迎。骨铣削越来越趋向于高速化发展,从而产生的温度问题受到了人们的关注。高速骨铣削产生大量的温度,很容易产生热坏死现象,能够降低假体固定精度,延长骨康复时间。因此,本论文研究骨材料铣削过程中的温度预测方法和扩散机理,通过三维有限元温度仿真对骨材料进行铣削温度分析,并利用实验数据拟合最优模型的方法预测骨铣削的温度,然后对高速骨铣削过程中的温度产生与扩散情况进行理论分析。详细内容如下:（1）骨材料切削温度研究现状及重难点分析。从骨切削温度预测方法、有限元仿真和温度扩散机理等部分,对骨切削温度的国内外研究现状进行总结。在临床手术中,骨材料切削温度难以测量,铣削参数对骨材料切削温度影响的不确定性,以及切削温度扩散情况复杂等难点制约着机器人骨铣削手术的发展。（2）机器人骨科手术介绍及骨材料特性研究。总结了膝关节置换手术、骨肿瘤切除手术以及腰椎成形手术,三种骨科手术过程的基本情况,分析了机器人骨科手术中重点问题。然后详细分析了骨材料组织的结构特性、主要化学成分和温度特性,并且对比分析了骨材料与金属材料钻削过程中的温度分布情况的不同。（3）骨材料铣削三维有限元温度上升过程仿真及参数影响。通过DEFORM三维有限元仿真软件对骨铣削过程进行热力学仿真,利用SolidWorks对铣削刀具和骨工件进行几何建模,建立骨材料的本构模型,确定材料应力与应变之间的关系,并且详细分析了皮质骨材料和刀具的网格划分、分离准则以及摩擦与基础模型,传热边界条件。通过热力学仿真得到特定位置的骨材料的温度,并且改变不同加工参数,研究不同参数对铣削温度的影响。（4）骨铣削温度预测模型建立。对铣削过程的影响因素进行分析,建立三段式骨铣削温度预测模型,预测骨铣削过程中的刀具温度和骨材料表面温度。之后利用实验的方法确定三段式温度预测模型的最优参数,并且通过验证实验证实了预测模型的合理性。（5）高速骨铣削温度扩散机理研究。在三段式骨铣削温度预测模型的基础上,对骨材料铣削过程中的产热与传热过程进行理论建模,建立了骨铣削温度扩散机理模型,包括铣削热模型,刀刃模型以及温度分布模型。然后利用铣削实验平台验证了骨铣削温度扩散机理模型的可用性。