钛合金材料Ti6Al4V（TC4）具有塑性好、热强性高、抗腐蚀能力很强以及生产工艺简单的优点,在航空航天、轮船舰艇、武器装备、医疗器械、装饰饰品等行业都有应用。但是高速加工钛合金时,切削温度高,工件加工硬化严重,降低切削效率。另外刀具的粘结严重,加剧了刀具磨损,降低刀具寿命,不能满足高效高质量的加工要求。目前,涂层刀具是钛合金加工的主选刀具之一,但高速、高热的加工环境,使刀具很快达到报废标准,降低了加工效率。涂层刀具表面处理是可有效改善刀具性能,提高刀具表面完整性,降低刀具磨损,提高刀具寿命。本文采用Ti Al N涂层硬质合金刀具高速切削TC4,研究了高速切削钛合金涂层刀具的表面完整性演变和刀具磨损演变,其中表面完整性包括:表面微观形貌、表面粗糙度、表面硬度、表面残余应力。并对涂层刀具进行不同的表面处理,研究各处理方法对涂层刀具表面完整性影响规律,分析了涂层表面完整性对刀具耐磨性的影响,以提高刀具耐磨性为目标,优化涂层表面处理工艺。首先,建立刀具与工件之间的三维车削仿真模型,其中刀具分别选择无涂层的WC硬质合金刀具、单涂层的Ti Al N硬质合金涂层刀具以及复合涂层的Ti N/Al2O3/Ti CN硬质合金刀具。研究切削中的应力场、温度场、切削力、切屑形貌以及刀具磨损寿命,分析刀具性能,发现Ti Al N涂层刀具性能最佳,寿命最长。其次,进行多种表面处理工艺研究,其中包括机械抛光、化学机械抛光、冷处理、热处理、微喷砂表面处理,对比分析处理后刀具的表面完整性。分析不同表面处理技术参数对涂层刀具表面完整性的影响规律,研究经不同表面处理的刀具寿命、磨损形态及磨损机理。结果表明,表面处理均可不同程度的改善刀具表面完整性,提高刀具寿命,但侧重点不同,其中微喷砂表面处理可最大程度地提升刀具表面完整性水平。再次,通过高速切削实验,研究了未处理刀具和经过表面处理刀具在高速切削过程中的表面完整性以及刀具磨损演变。结果表明,处理后刀具的耐磨损性能更好,表面完整性演变与刀具磨损演变具有紧密联系,并且与刀具不同磨损阶段的表面完整性变化相一致。最后,进行了高速切削实验与高速摩擦磨损实验,分析了涂层刀具表面完整性的变化对切屑形态、切削力、切削温度及刀具耐磨性的影响。结果表明,良好的刀具表面完整性可有效降低切削温度和切削力,提高涂层刀具使用寿命,使刀具磨损率降低,有效改善了刀具切削性能。“工欲善其事,必先利其器”,为改善涂层刀具的表面完整性,提高刀具耐磨性,实现高效低成本的加工,本文对刀具表面处理技术的研究具有重要意义。