钛合金因其拥有优异的物理、化学、机械性能被广泛用于航天航空、飞机制造、船舶等领域。但钛合金因其材料特性一直被视为难切削材料,因此如何有效提高钛合金的切削效率一直都是切削加工的研究热点。由于仿生摩擦学的发展,发现在刀具的前刀面进行合理的微织构可以有效减少切削加工时刀屑接触面积,改善刀屑界面间的摩擦,减小切削力。本文以提高刀具的切削性能为研究方向,在干式切削条件下进行钛合金的切削加工,研究微织构对刀具切削性能的影响:(1)研究不同的切削参数对刀具切削性能的影响。使用无织构PCBN刀具干式切削钛合金,分析切削参数对切削力和已加工工件表面粗糙度的影响,发现切削参数中对切削力影响最大的是背吃刀量,对已加工工件表面粗糙度影响最大是进给量,综合考虑切削力和工件的表面粗糙度选出最佳切削参数。(2)选取凹槽宽度、间距、与切削刃所成的角度、与切削刃的距离作为织构因素,利用有限元仿真软件进行微织构PCBN刀具干式切削钛合金TC4试验,分析不同凹槽织构参数对切削力和切削温度的影响,并根据试验结果进一步优化凹槽织构,进行对比试验,发现优化后的织构刀具与无织构刀具相比可以有效降低切削温度和切削力。(3)利用激光加工技术完成凹槽织构的加工,利用织构PCBN刀具完成切削试验,分析在实际切削中不同的凹槽织构参数对切削力和已加工工件表面粗糙度的影响,发现凹槽间距对主切削力的影响最大,主要是凹槽间距对刀具前刀面的强度有较大影响;对已加工工件表面粗糙度影响最大是凹槽宽度,合适的凹槽宽度会在切削时发生二次“切削”,有利于断屑提高工件表面质量。根据切削力的试验结果进行参数优化,得到新的织构刀具,进行切削对比试验,试验发现优化后的织构刀具与无织构刀具相比可以有效降低切削力、降低已加工工件表面质量、减小刀具磨损。本文主要是为了探究微织构PCBN刀具在切削钛合金时的切削性能,运用仿真和试验相结合的方式有效证明了微织构技术确实可以改善PCBN刀具的切削性能。本文为PCBN刀具在切削性能的优化提供了思路,为提高钛合金的切削效率提供了参考,丰富了微织构技术的研究。