切削加工中广泛使用切削液,切削液可以改善刀-屑接触区的润滑,降低切削力、切削温度,减少刀具磨损。但传统刀具切削加工过程中切削液难以渗透到刀-屑接触区并发挥应有的润滑和减摩作用,使刀-屑界面间存在严重的摩擦和粘附,加剧磨损并减少刀具的使用时间。针对这一问题,本课题提出了将表面微织构技术和固体表面润湿性相结合的方法。分析了微织构对切削液渗透过程的影响,揭示了微织构刀具切削液渗透对摩擦、和切削性能的影响机理。研究了不同织构化表面的润湿性,阐明了不同织构化表面对其润湿性的影响规律。设计和制备了多种具有不同润湿性的织构化表面,获得了织构化表面润湿性对切削性能和摩擦磨损特性的影响规律,阐明了织构化表面润湿性对刀具减摩润滑的作用机理。首先,分析了切削加工过程中切削液的渗透机理,比较了切削液在传统刀具和微织构刀具下的渗透过程。分析表明,微织构可使切削液直接通过气相填充的方式进入刀-屑接触界面的毛细管,不需要经过液相渗透和微滴蒸发阶段,极大减小了切削液渗透到毛细管的时间,从而降低边界润滑层的剪切强度,进而有效改善切削性能。通过切削液在微织构表面的渗透试验和微织构刀具的切削试验,验证了微织构对促进切削液渗透润滑作用的有效性:切削液在微织构表面可实现气相和液相的动态平衡,并且气相的渗透面积随温度的升高而增加;切削液能以气相形式透过微织构直接通过气相填充的方式进入刀-屑界面的毛细管,减小刀-屑界面剪切强度,改善了刀具表面摩擦特性。其次,针对切削液的渗透润滑特点设计了两种类型微织构:直线型微织构和网格状微织构,分别利用纳秒红外激光和紫外激光在试样表面加工出微沟槽宽度、深度和间距分别为30-50 μm、5-18μm和200-500 μm的直线型微织构,及宽度、深度和间距分别为17-23 μm、4-7μm和100-250 μm的网格状微织构。对不同织构化表面进行了润湿性测定,结果表明微织构能有效减小切削液在试样表面的接触角,增大铺展面积和铺展速率,同时网格状微织构表面的润湿性优于直线型微织构表面。研究了微织构增强试样表面润湿性的机理:液体表面张力会影响液体的润湿性,表面张力小的液体,表面分子所受引力越小,活动阻力越小,润湿性越强;微织构增大了试样的表面积和表面粗糙度,增加了液滴与试样的实际接触面积;激光加工微织构使试样表面生成醚基（C-O）、羰基（C=O）和羧基（O=C-O）等极性组分,这些高极性的官能团具有亲水性。然后,通过摩擦磨损试验,系统地研究了织构化表面润湿性对摩擦磨损特性的影响。结果表明:增强润湿性样品的平均摩擦系数明显低于无织构的试样表面（UTS）,且平均摩擦系数随润湿性的增强而降低,与UTS试样相比,网格状织构试样CPTS-3在油基切削液和水基切削液润滑时的摩擦系数最大分别降低了 68.9%和62.7%。同时,试样CPTS-3表面的粘结磨损最轻。这主要是由于接触角减小,从而使摩擦区域的润滑液在边界产生附加牵引张力,增大了边界润滑中吸收润滑膜区域面积,改善了摩擦副接触界面的润滑状态。织构化表面润湿性对于摩擦的润滑效果随着滑动速度和载荷的增加而更显著,这主要是由于润滑液在织构化试样表面铺展速率的增大使其相对于对磨球摩擦表面的滞后减小,同时减小了流体层间的摩擦阻力。微织构增强表面润湿性使摩擦界面更容易形成连续的润滑膜,尤其在高滑动速度和高载荷条件下,能使摩擦区的边界润滑状态部分转变为混合润滑状态,从而实现减摩效果。最后,设计和制备出具有不同润湿性的织构化刀具,通过车削试验,研究织构化刀具表面润湿性对切削性能的影响。结果表明:与传统刀具（UTS）相比,增强表面润湿性的织构化刀具（STS-3和CPTS-3）能有效降低切削力、切削温度和刀-屑间平均摩擦系数,其中润湿性能最优的网格状织构化刀具CPTS-3降低最明显。通过分析不同刀具的磨损形貌,发现与无织构刀具UTS相比,织构化刀具STS-3和CPTS-3的磨损程度都有所改善。微织构增强表面润湿性提高切削性能的作用机理主要为:微织构改善了刀-屑界面接触状态,使部分干摩擦转变为边界摩擦和混合摩擦;微织构减小了切削液渗入刀-屑界面毛细管的时间,增大了润滑层面积,改善了刀-屑界面应力分布,降低了摩擦副的剪切强度,从而减小了接触面的摩擦系数、切削力和切削温度。