本文根据干切削刀具的摩擦磨损特性、微孔表面结构以及固体润滑材料的优异摩擦性能,基于微池润滑的技术思想,结合干切削刀具技术、刀具结构设计、固体润滑技术和摩擦学知识,提出微池自润滑刀具的设计理论和制备方法,研制开发具有减摩润滑作用的新型微池自润滑干切削刀具,并探索其减摩润滑机理。通过对固体润滑技术及切削加工润滑机理的分析,提出了微池自润滑刀具的概念,即：在刀具表面的刀具-切屑、刀具-工件接触部位设计加工一定形状和尺寸的微孔,并在其中填充固体润滑剂,在切削过程中微孔中的固体润滑剂受热膨胀以及切屑的摩擦挤压作用在刀具表面拖覆形成固体润滑膜,使摩擦发生在润滑膜内部,产生“微池润滑”效应,从而实现刀具的自润滑。根据干切削刀具的摩擦磨损特点,提出了微池自润滑刀具的设计思路。建立了微池自润滑自润滑刀具的切削力和切削温度模型,研究了微池自润滑刀具的切削力和切削温度理论。分析表明：切削力和切削温度与刀具前刀面摩擦副平均剪切强度τc和刀屑接触长度lf变化趋势相同。降低刀具前刀面平均剪切强度τc或刀屑接触长度lf,均可有效降低切削过程中的切削力和切削温度。进行了微池自润滑刀具的结构设计。确定了不同切削状态下的微孔分布位置,结合微孔结构参数对微池自润滑刀具应力分布状态的影响及作用规律,得出了最佳的微孔形状及结构尺寸：孔形为圆孔,孔数N为4,孔径为Φ0.15±0.02 mm,孔中心距主、副切削刃的距离L1、L2以及孔间距L3都约为0.3 mm,孔深H为0.30mm,孔偏心距L4取为0.05 mm。通过对微池自润滑刀具的制备方法进行分析,选择微细电火花加工方法进行微池自润滑刀具的微孔加工。微细电火花加工试验表明,在加工电压为125 V、电容为4.45 nF时,能够加工出满足微池自润滑刀具要求的微孔,同时分析了微细电火花加工参数(电压和电容)对微孔加工质量的影响及作用规律。为考察微池自润滑刀具的摩擦磨损特性,对制备的具有相同结构的微池自润滑刀具试样进行了摩擦磨损试验,分析了微孔结构参数、固体润滑剂等因素对微池自润滑刀具试样摩擦磨损特性的影响及作用规律。结果表明：微池自润滑刀具试样MP-MS的摩擦系数和磨损率比YT14普通试样的显著降低,其中摩擦系数降低了55%-65%,磨损率降低了约40%-50%。孔径／孔间距之比为0.4-0.5时微池自润滑刀具试样MP-MS具有最佳的减摩润滑特性。分析了刀具试样以及对磨球的磨损形貌、表面成分,并结合刀具试样的摩擦摩擦特点,认为在相对摩擦过程中,存储于微孔中的固体润滑剂受到相对摩擦和挤压作用而粘着、拖覆在摩擦副表面,并在摩擦副表面形成一层转移膜,使摩擦发生在转移膜之间进行,从而降低了摩擦副之间的摩擦系数,改善了试样的摩擦磨损特性。对制备的不同型号的微池自润滑刀具以及YT14传统刀具进行了切削45号钢的对比试验。试验表明,与传统YT14刀具相比,MPR-4MS刀具和MPR-4MH微池自润滑刀具的切削力、切削温度以及前刀面平均摩擦系数显著降低,MPR-4MS刀具的前刀面耐磨性最好,MPF-4MS刀具的后刀面耐磨性最好。试验同时表明,微孔结构对刀具的切削性能有影响。靠近刀尖及主切削刃的孔对微池自润滑刀具切削性能的影响较大,离刀尖较远的孔对自润滑刀具切削性能影响较小。填充不同固体润滑剂的微池自润滑刀具的切削性能明显不同,且所适用的切削速度范围存在差异：切削速度小于100 m／min时,刀具MPR-4MS的切削性能最好；切削速度高于100 m／min时,MPR-4CF刀具的切削力显著降低；刀具MPR-4C受切削速度的影响最小,显示了较稳定的切削性能。在切削速度高于220m／min时,切屑易堵塞微孔,微池刀具将无法实现自润滑,因此微池自润滑刀具适合的切削速度范围低于200 m／min。分析了微池自润滑刀具的减摩润滑机理,在切削过程中,微池自润滑刀具微孔中的固体润滑剂受热膨胀以及切屑的摩擦挤压作用,拖覆在刀具表面,形成固体润滑膜,固体润滑膜具有较低的剪切强度,能够减小前刀面平均剪切强度τc,从而降低前刀面的平均摩擦系数,降低切削力和切削温度；其次微池自润滑刀具前刀面微孔的存在能够减小刀-屑接触长度lf,同样减小切削力和切削温度。其中前者起主要作用。