基于难加工金属材料在切削过程中,切削刀具刃口及其附近表面产生大量的切削热,易产生恶劣的磨损及积屑瘤等现象,而传统车刀的切削低使用寿命较低,对切削刀具的加工性能有非常高的要求。织构表面不同于传统的车刀光滑表面,是在切削刃附近表面制备有某种微观织构形貌,这种织构形貌可能减弱切屑的粘结,具有更好的表面减磨抗损性能。与此同时,现阶段涂层刀具技术已经有比较成熟的制备工艺,且涂层能够明显提升刀具的使用寿命,将刀具表面微织构技术与涂层技术相结合,利用两者的协同效应,能够越发地增强刀具的切削使用性能。但是,目前织构刀具的成型及生产效率非常低,还仅停留在试验阶段,且表面织构及涂层对刀具切削的影响机理仍然没有形成完整的理论体系。为了进一步提高刀具的加工性能,且实现微织构形貌刀具的高效生产,并探究织构与涂层结合的作用机理,本文结合有限元仿真分析和切削试验,对表面织构涂层刀具的切削性能从形貌设计到制备及切削性能等方面开展了研究工作。主要研究内容如下:首先,采用ABAQUS软件对光滑表面车刀和非光滑的两种织构形貌类型的微织构车刀开展正交车削TC4钛合金的热-力耦合仿真。对比分析了NT、TV、TP三种类型微织构车刀的切削力和温度,其结果表明表面具有织构的车刀可以降低车削过程中的车削力及温度,且改变了温度在刀具切削刃上的传导趋势。然后利用线切割及微细电火花技术在硬质合金材料表面设计并制备了四种不同织构形貌的模具,结合模压成型工艺,压制出表面具有微织构形貌的TP-100、TP-200、TV-100、TV-200和无织构刀具NT。再利用磁过滤真空阴极电弧离子镀膜设备在各刀具表面沉积一层厚度约为1.5μm的Ti Al N涂层。并对制备车刀的表面织构形貌和涂层进行表征,通过表征发现:通过模压成型获得的表面织构车刀,其织构轮廓形貌完整,且涂层涂覆的厚度均匀,质量较好。在干摩擦的条件下,选择GCr15钢球在CFT-I型表面性能综合测试工作台与已制备的涂层和无涂层织构表面进行往复式运动的摩擦磨损试验,通过分析不同表面在摩擦磨损过程中的摩擦系数动态变化曲线以及工件表面的磨痕,以探究基体表面不同形貌的摩擦磨损性能。结果表明:在工件表面没有织构的情况下,相较于无涂层表面,表面涂覆涂层之后的摩擦系数更小,且达到稳定摩擦系数的时间更短;相比较于NT表面,其他两种织构表面都能够缩短达到稳定磨损状态的时间,且摩擦系数更小。且相比较于无涂层表面,同一表面形貌的涂层表面,CTP型表面的平均摩擦系数最小,抗磨损效果最好。在干切削条件下,利用EK40卧式数控车床开展了已制备的涂层和无涂层刀具与TC4钛合金管的正交切削试验。通过对比试验加工中测得的车削力和刃口附近表面磨损形貌显示:在相同车削条件下,不同于涂层车刀CT,CTV100、CTV200、CTP100、CTP200微织构涂层车刀的主切削力都有不同程度的降低;在切削速度为600r/min和800r/min时,CTP200刀具的主切削力降低分别为15.6%和12.2%,进给抗力降低分别为25%和25.6%。在同一车削速度参数下,TP型和TV型沟槽都能够降低车刀表面的粘结磨损;且相同沟槽排列类型的刀具中,涂层车刀的抗粘结减磨损的能力更好,沟槽宽度为200μm的织构形貌车刀的抗磨损性能最好。