切削过程中温度过高,易使材料软化出现“粘刀”现象,加剧刀具磨损甚至失效影响工件表面加工质量。为了解决这一问题,国内外学者展开了大量研究。本文即在此研究基础上,采用激光表面微织构技术,在高速钢刀具刀-屑摩擦区域,置入微凹体及微凸体形貌,发挥激光织构形貌尺寸可控、适用范围广、绿色无污染等优势,以实现刀具表面的复合微造型。同时,开展温升试验,验证从切削热产生及传递两种途径降低刀具切削温度的效果,从而提高刀具性能,改善加工质量。论文通过理论模拟与试验相结合的方式,研究了三种不同织构形貌对刀具切削温升的影响规律,介绍了相关基础理论,并进行模拟仿真、激光工艺与车削试验。论文主要研究内容如下:(1)结合金属切削理论与传热学理论,系统介绍了三大变形区切削规律,在此基础上,给出了各部分(刀具前刀面、工件、切屑等)切削热及切削温度公式及相应热分配系数表达式,综合分析影响切削温升的因素,针对微凹槽、微凹腔、微毛化三种织构形貌,建立高速钢刀具二维切削模型,利用ABAQUS软件仿真切削过程,模拟刀具温度场,对比粗/精两种不同工况下切削温升变化。通过对比分析发现:精加工和粗加工工况下得出的结论基本一致,即微织构形貌对降低刀具切削温度有重要作用;且不同织构形貌降温效果差异较大,微凹槽形貌能最大限度降低高速钢刀具切削温度,微凹腔形貌次之,微毛化形貌最差。(2)为了获得与织构形貌及尺寸相匹配的激光加工工艺参数,以高速钢材料作为微织构形貌载体,系统开展了三种形貌的工艺试验研究。试验采用两种类型激光加工系统:最新的皮秒激光加工系统和SPI光纤激光加工系统。探究了皮秒激光器泵浦电流、脉冲宽度、扫描速度,对微凹槽和微凹腔形貌的影响;SPI光纤激光器功率和脉冲宽度,对微毛化形貌的影响,获得了与最完整微织构形貌相匹配的激光加工工艺参数。(3)制备出三种类型织构刀具并进行车削试验。测温装置采用Optris PI在线红外摄像仪,非接触式测量不影响原有温度场,同时专用软件PIConnect可以实现温度场的全程记录。车削试验结果表明:在精/粗加工铝合金材料时,微织构刀具能起到降低切削温度的作用。作用效果方面,微凹槽织构形貌效果最明显,降温比例达20%以上,微凹腔次之,微毛化形貌效果最差,并从摩擦学和传热学两个不同角度阐述了微织构形貌的降温机理。