高能效铣刀凭借其优异的切削性能广泛应用于航天航空等制造领域难加工材料的高效加工之中。高效铣削加工过程中,高速、断续切入冲击载荷导致铣刀及刀齿发生整体偏置,并产生高频随机振动,使得刀工界面结构、应力和相对速度发生动态变化,上述因素在长时程切削条件下最终导致刀工界面摩擦磨损区域边界难以准确识别,摩擦磨损程度和铣刀整体使用寿命难以精确预测。因此,揭示铣刀刀工界面摩擦速度、摩擦力及其能耗的分布与演变特性,对准确识别铣刀刀齿后刀面累积摩擦磨损边界、实现高效铣削过程的精确控制、提高切削加工的能量效率具有重要意义。本文在国家自然科学基金项目“高能效铣刀非线性摩擦动力学磨损多尺度耦合作用机理（51875145）”和黑龙江省自然科学基金重点项目“高能效铣削重型机床基础部件的有序多源流演变机理与关键技术（ZD2020E008）”的支持下,以实现高能效铣刀摩擦能耗的有效控制为目标,结合高效铣削加工实例,进行振动作用下的刀齿后刀面摩擦能耗动态特性及其控制方法的研究。现有后刀面摩擦的测量与表征主要关注最大磨损宽度而忽略刀齿整个磨损边界特征信息,对刀齿后刀面与工件的接触关系无法准确描述。针对此问题,本文首先构建刀齿安装误差不均匀分布和切削过程随机振动影响下的铣刀动态切削过程模型,构建铣削系统多坐标系转换关系,提出刀齿后刀面摩擦边界的表征方法。针对现有摩擦能耗模型的瞬时摩擦边界识别困难的问题,本文进行了高效铣削过程的热力耦合场仿真,结合刀齿后刀面的等效应力分布,给出了刀齿后刀面瞬时摩擦边界的识别方法,为后刀面瞬时摩擦能耗分布函数的构建提供了基础。已有铣刀摩擦能耗的求解方法是以待定系数法并通过少量实验辅助解算获得,误差大且使用范围小。针对后刀面摩擦能耗缺少准确解算方法的问题,本文根据振动作用下铣刀的动态切削过程模型,提出后刀面与工件任意接触点瞬时摩擦速度求解方法,构建热力耦合场作用下的刀齿后刀面等效应力与摩擦应力转换关系,最终形成铣刀刀齿后刀面瞬时摩擦能耗的解算模型。结果表明,采用上述模型和方法,可实现对刀齿后刀面瞬时摩擦能耗的准确解算。根据铣刀刀齿后刀面等效应力、摩擦速度和摩擦力沿特征方向的变化规律,研究铣刀刀齿后刀面瞬时摩擦能耗的分布特性,获取铣刀刀齿后刀面特征点的摩擦速度、摩擦力及其摩擦能耗随时间的变化特性,研究高能效铣刀刀齿后刀面摩擦能耗的演变特性。结合累积摩擦能耗边界的识别方法和高效铣削加工实验,模型解算的各刀齿的摩擦边界与实验的平均相对误差均小于20%,验证了摩擦能耗解算模型的准确性。根据刀齿后刀面瞬时摩擦能耗解算模型,进行后刀面摩擦能耗影响因素分析的方案设计,构建铣刀刀齿后刀面摩擦能耗的响应面模型,并对响应面模型的有效性进行验证。依据响应面分析结果,进行刀齿后刀面摩擦能耗对设计变量响应程度的显著性判别,揭示设计变量及其交互作用对后刀面摩擦能耗的影响特性,为刀齿后刀面摩擦能耗的工艺设计提供依据。以刀齿误差、切削参数和切削振动为后刀面摩擦能耗工艺设计变量,提出设计变量控制优先级的判别方法,以铣削加工效率为约束条件,以后刀面摩擦能耗为设计目标,结合设计变量及其交互作用对后刀面摩擦能耗的影响特性,提出了后刀面摩擦能耗的工艺设计方法,并通过仿真与实验验证了工艺设计方法的有效性,新方案相比原方案特征点摩擦能耗平均值降低了8.2%,标准差降低了58.5%,新工艺方案的刀齿后刀面摩擦能耗得到显著降低。