随着制造业的飞速发展,切削加工发挥了主导作用,刀具与工件间发生往复摩擦,造成刀具的严重磨损,工件的加工质量不理想。表面织构技术在刀具上的合理应用,能够避免前刀面的粘结现象,防止生成积屑瘤,从而改善刀具磨损,提高使用寿命和切削效率。目前的织构化刀具研究只局限于平面形状的设计以实现储油储屑,并未考虑到空间上的收敛作用以提高流体动压润滑。本文将单向收敛梯度织构应用至YT15硬质合金刀具前刀面,通过对不同类型、不同排布方式及加工梯度等织构化表面的摩擦磨损特性研究,结合流体动压润滑理论,探讨了单向收敛梯度织构化减摩抗磨表面的设计方案,为摩擦学特性研究奠定理论基石。在理论建模方面,通过建立V型、U型和菱形织构的润滑模型,运用数值解法求解润滑模型,通过对复杂模型无量纲化,结合等距网格划分和中差分关系图,求解得到润滑膜压力和承载力,从而判断动压润滑性能。沿着润滑液流动方向,织构单元上方的润滑膜压力分布具有相应的变化规律,且各织构单元间具有联通作用,互为“油池”以实现二次润滑。在流体仿真方面,运用SOLIDWORKS建立V型沟槽、U型沟槽、菱形凹坑等织构的反向流体模型,在织构设计中将仿鱼鳞排布织构阵列作简易变形,通过FLUENT模拟织构化刀具切削过程,探究织构形貌、排布方式和织构梯度对流体动压润滑效应的影响。仿真结果显示,仿生排布的V型织构能够产生较强的动压润滑效应,随着织构梯度的增加动压值也呈线性增加,但从云图看,并非动压值越大动压效果就越好,要结合流体稳定性情况综合分析,整体来看当织构梯度选7°时动压效应最为稳定,动压值相对最大,承载能力较强,耐磨效果最好。在摩擦磨损实验中,采用飞秒激光将V型、U型和菱形等多梯度织构按照两种排布制备在硬质合金YT15表面。通过改变加载力和频率,运用RTECMFT-50摩擦磨损试验机分别对48组硬质合金YT15试件展开试验,进而分析织构化摩擦副表面的摩擦系数、磨损体积及磨损形貌等特征,判定织构化试件表面的摩擦学性能。对比发现,仿生排布的V型织构在梯度7°下的动压润滑效果最为理想,流体流速较快,具有更好的减阻作用,磨损情况主要表现为较小的摩擦系数和磨损体积,磨损形貌依然清晰可见,织构底部只产生少许磨粒,磨损机理为轻微磨粒磨损,说明V型织构在仿生排布条件下的摩擦学特性良好,梯度的收敛作用不仅大幅提高了流体动压润滑效应,还有效实现了减阻耐磨。在切削实验方面,在YT15硬质合金刀具前刀面分别制备两种排布方式的V型织构、U型织构和菱形织构,在CDE6140A型普通卧式车床上完成不同刀具切削45号钢的切削试验。运用YDC-IH89B压电式测力仪测量各组试验产生的切削力,通过刀-屑接触理论公式计算平均摩擦系数值,在扫描电镜下观测磨损刀具的微观形貌,对比普通无织构刀具的切削磨损情况,分析织构化刀具的摩擦学性能和切削性能。