钛合金作为一种重要合金,其用途众多。在军事航空航天零部件、生物医疗、生活用品和电动汽车零部件等相关技术方面都已经有许多的研究和应用。但钛合金的难加工特性是切削领域中一直研究的重要课题之一。根据目前国内现有的表面织构化钛合金刀具研究资料和文献可知在切削钛合金刀具表面合理进行制备微织构制作成表面织构化切削刀具可以有效改善表面织构化切削刀具加工中的各种切削特性,比如可以降低表面织构化刀具切削的温度,延长切削钛合金刀具的使用寿命。使用热辅助加工技术进行钛合金加工同样可以提高钛合金的切削性能。近年来,更多的切削钛金刀具研究者在设计和加工新型切削钛合金刀具时辅以先进的热加工技术来使切削刀具更加易于加工和切削钛合金。本文以现有的新型切削钛合金表面织构化切削刀具相关文献研究资料为基础和指导,设计了四种凹槽型表面织构化刀具(减材型),研究凹槽型表面织构化刀具在不同织构参数条件下的切削性能,并设计了凸起驼峰型织构切削刀具(增材型),研究凸起驼峰型表面织构化切削刀具在不同热辅助加工温度和不同切削速度条件下的加工和切削性能。本文将表面织构制备技术应用于切削刀具表面,通过实验和有限元仿真对不同参数的表面织构化刀具在不同切削速度和不同热辅助加工温度等不同条件下的切削性能研究。主要研究内容如下:(1)按照鼹鼠爪形状设计了半椭圆形凹槽微织构刀具,另设计了半圆形凹槽微织构刀具、梯形凹槽微织构刀具和三角形凹槽微织构刀具与半椭圆形微织构刀具进行对比。本文分别对四种表面织构化刀具进行了数学几何建模、受力模型分析和切屑流动分析。对四种不同织构刀具制备了多种不同参数的织构,研究了不同参数的表面织构化刀具在切削钛合金过程中的性能,并针对不同表面织构化刀具选出了合理的织构参数。发现半椭圆形凹槽织构刀具能够适应多种切削条件。(2)在三种不同的常用刀具表面上制备凸起驼峰,通过有限元软件建模仿真分析方法研究了凸起驼峰型织构刀具在切削过程中的各种参数,包括微织构区域在刀具上的切削温度、切削区域的温度、刀具上的应力、切削力和对其他刀具的切削磨损。发现凸起驼峰型织构刀具在减少刀具磨损方面有显著效果。(3)结合热辅助加工技术,并结合实验和有限元仿真软件研究了微织构刀具在不同热辅助加工温度下的切削性能。实验研究了常规WNMG切削刀具在室温条件和三种热辅助加工温度下的切削力和刀具磨损状况。仿真研究了包括WNMG在内的三种常规刀具和在刀具上制备凸起驼峰后在热辅助加工条件下的切削性能对比。发现热辅助加工技术应用后有效地降低刀具切削力,并能弥补凸起驼峰型织构刀具在切削过程中的一些负面影响。(4)针对表面织构化刀具二次切削加工过程中的微切削现象分别进行了有限元建模仿真,分析了二次切削的现象中可能出现的三种二次切削的情况,并用先进的有限元软件建模仿真了二次切削的现象在热辅助加工条件下的二次切削性能。发现二次切削现象在某些切削性能方面和常规切削存在区别。