现代制造的绿色发展趋势,需要更好性能的切削刀具。近年来,在切削刀具表面引入微织构是一种常见的提升刀具切削性能的方法。优秀的微织构尺寸、合理织构横截面形状以及适宜的织构方向具有良好的减摩抗磨的作用,能够明显的改善刀具的干切削性能并减少刀具的磨损。此外,越来越多的研究者采用超声振动辅助切削技术来提高切削效率。本文以国内外现有的微织构刀具相关文献和机理分析为基础,选取了优秀的微织构尺寸范围,设计了矩形微织构刀具,三角形微织构刀具,半椭圆形微织构刀具和曲线形微织构刀具,并结合实验和有限元仿真技术,将表面微织构制备技术应用于刀具前刀面,研究了不同切削用量和振动参数下织构形状、尺寸和方向对微织构刀具切削性能影响规律,优化了织构的几何尺寸参数。主要研究内容如下:（1）首先对微织构刀具减摩抗磨的机理进行了研究,并对二次切削现象中的切屑流入角和厚度进行了理论分析。按选取的织构尺寸范围和设计的四种微织构形状建立刀具模型,并导入有限元仿真软件中进行切削仿真后得到Von Mises应力分布云图,通过比较应力的分布状态和大小选取优秀的织构尺寸范围和织构形状。（2）在刀具表面应力分布研究的基础上,对织构几何尺寸进行进一步优化。为了综合考虑织构参数之间的交互关系和减少实验次数,设计了三因素三水平的正交试验表。对不同编号的微织构刀具分别进行了有限元切削仿真,探究微织构宽度、间距和深度对刀具磨损、切削温度、切削力、切屑卷曲、以及已加工表面残余应力的影响,并最终得到优化后的微织构几何尺寸:织构与切削刃距离T=120μm、织构宽度W=50μm、微织构间距P=50μm、织构深度D=30μm。基于优化得到的尺寸进行了织构方向的优化以及材料去除率对微织构刀具切削表现影响研究,结果表明,与切削刃成45°角的织构在提升刀具切削性能方面比垂直或平行于切削刃方向的织构更有优势,随着材料去除率的提高,微织构刀具的优势逐渐减弱,这种现象在降低切削力方面出现得更早。（3）结合实验和专业切削仿真软件研究了微织构刀具在振动辅助条件下的切削性能。结果表明,相较于振动辅助切削条件下普通刀具的切削表现,在超声振动和微织构刀具的优良性能的耦合作用下,在不同的切削参数下仍可以降低主切削力约5%～19%,以及可以更好的改善应力集中情况。（4）针对使用微织构刀具切削过程中的发生的二次切削现象进行了机理分析和仿真研究,研究发现减小织构宽度和合理的二次切削半径是缓解二次切削的有效途径。此外,将振动切削条件下的二次切削现象简化为高速振动精密切削模型,研究发现,改变振动频率和振幅最高可延长三倍的刀具寿命,但是由于振动切削提高了材料去除率,使其在降低切削温度方面表现不明显。