切削加工是机械制造行业的关键所在,但在切削加工过程中,刀-屑之间的空隙十分狭小,切削液难以渗入刀具的刀-屑界面,大量未起到冷却润滑效果的切削液被浪费,并对环境造成危害;一般的切削液的冷却和润滑的效果有限,即便渗入到刀-屑界面,亦难以带走由刀-屑间的剧烈摩擦所产生的大量的切削热,容易加速刀具的磨损现象。切削液渗入到刀-屑界面冷却润滑刀具的过程非常复杂,与流体在刀具表面的润湿性能、刀具的表面形貌及刀-屑间的接触等密切相关。为此,提出了将微织构刀具（TT）和Fe3O4纳米流体（MNF）相结合应用到切削加工过程中。而MNF因其磁场下优异的导热性能和摩擦学性能,并且在外界磁场的作用下能够引导Fe3O4纳米颗粒（MNPs）渗入刀-屑界面,从而磁场下的MNF能够在切削加工过程中更好地减少刀-屑间的摩擦,带走切削热,改善TT的切削加工性能。本文将磁场下的MNF和TT相结合,通过理论分析和切削试验,探索磁场下MNF在TT刀-屑界面内的渗入机制。主要研究内容如下:首先,基于磁场下MNF中颗粒的受力模型,得到MNPs的运动方程、磁场下的链状结构和导热性能;另外,对比了 TT在干、湿切削条件下的受力模型差异。再将MNF和TT相结合,考虑了它们的耦合模型,对比了有无磁场下的受力模型的差异,并对这种差异进行了机理分析。其次,通过正交摩擦磨损试验研究MNF中各组分不同参数对其摩擦学性能的影响。在将MNPs和水基切削液（WCF）、去离子水和表面活性剂油酸（OA）按不同比例混合并经过搅拌和超声波振荡后,得到不同参数的MNFs。通过正交试验发现OA的质量分数对MNF的摩擦系数的影响最为显著;通过验证试验发现,当OA的质量分数为2 wt.%、MNPs直径为30 nm、MNPs的体积分数为0.5 vol.%时,该MNF的摩擦学性能最优。另外,通过在磁场作用下的摩擦磨损实验表明,在外界磁场作用下MNPs能够被引导至对磨区域,可以进一步提高MNFs的摩擦学性能。并且,随着磁场强度的增加,MNFs的摩擦学性能得到了提高。然后,在金属陶瓷刀片的前刀面上设计并加工出沟槽型微织构;设计并校核了能够在车床上放置测力计的测力计夹具及能够在测力计上装夹车刀刀架的车刀夹具。根据毕奥—萨伐尔定律设计了能够调节电流以产生特定磁场大小的线圈,使得通过摩擦磨损试验所得到的摩擦学性能最好的MNF达到72.3%的磁饱和;根据所设计的线圈结构,分别设计了针对三种不同磁场方向的线圈夹具,并分别对其进行了校核。最后,通过对316L不锈钢的切削加工试验,研究了在MNF润滑条件下,不同磁场参数对TT的切削性能的影响。在不同的磁场参数下,使用了微织构和主切削刃相平行的刀具（TT-1）进行切削试验,并将水基切削液（WCF）和无织构刀具（CT）作为对照组。结果表明,随着磁场强度的增加,TT的切削力、表面粗糙度和刀具磨损不断降低。此外,当磁场的方向和微织构的方向相平行（DIR1）且磁场强度为最大1200 Gs时,使用TT-1所得的切削力和表面粗糙度是最小的,和使用WCF和CT相比分别减少了 37.3%和34.2%。同时,TT-1的前刀面和后刀面的磨损也是最小的,故此时的磁场参数是最优的。另外,在最优的磁场参数下,采用不同间距、不同方向参数的微织构刀具进行切削加工,但切削力、表面粗糙度和刀具磨损没有得到进一步改善。最后,基于刀-屑界面的毛细管现象和磁场下MNF和TT的耦合模型,对磁场下MNF在TT刀-屑界面的渗入进行了机理分析,分析对比了不同的磁场参数下MNF在TT 刀-屑界面的分布,揭示了磁场下MNF在切削加工过程中在TT 刀-屑界面的渗入机制。