本文将刀具表面涂层技术与表面织构技术相结合,提出了微织构AlCrN涂层刀具的设计思路。首先在YS8硬质合金基体表面应用真空阴极电弧离子镀技术制备出AlCrN涂层,然后应用光纤激光器在AlCrN涂层表面制备出微织构,系统研究了微织构AlCrN涂层刀具的摩擦磨损性能以及切削性能等,并深入分析探讨了该刀具的减摩作用机理。应用真空阴极电弧离子镀技术在YS8硬质合金基体表面沉积AlCrN涂层。通过开展纳秒激光在AlCrN涂层表面加工微织构的工艺试验,分析了激光加工参数对微织构加工质量的影响及作用规律,并优化得到了微织构最佳工艺参数:脉冲功率14 W,激光扫描速度150 mm/s,激光扫描频率40 kHz,扫描遍数1遍,由得到的最佳微织构工艺参数在AlCrN涂层刀具表面制备出微织构,对应的微织构宽度约为25 μm,深度约为26 μm。制备出四种不同试样,即:YS8硬质合金试样(A);微织构YS8硬质合金试样(B);AlCrN涂层试样(C);微织构AlCrN涂层试样(D)。通过球-盘接触式摩擦磨损试验研究了微织构AlCrN涂层的摩擦磨损特性。结果表明:干摩擦时,改变滑动速度、施加载荷,摩擦系数趋于稳定时,摩擦系数由小到大排列顺序都为D、C、B、A,且C、D即拥有AlCrN涂层的试样都可以更快的达到稳定状态。试样D的摩擦系数最小,相比于试样A能够有效降低10%-20%;添加固体润滑剂MoS2后,摩擦系数趋于稳定时,摩擦系数由小到大排列顺序都为D、B、C、A,试样B的摩擦系数比试样C小;试样D相比于干摩擦时摩擦系数大幅度降低,表明微织构AlCrN涂层与固体润滑剂结合能够有效提升AlCrN涂层表面的减摩特性。制备了两种沟槽形貌的微织构AlCrN涂层刀具:直线型微织构AlCrN涂层刀具(MCT)和圆弧型微织构AlCrN涂层刀具(RCT)。通过与普通AlCrN涂层刀具(TT)对比进行切削试验研究了微织构AlCrN涂层刀具车削AISI660奥氏体沉淀硬化不锈钢的切削性能。切削试验结果表明,在相同的切削条件下,与TT刀具相比,MCT和RCT刀具能够有效降低切削力和切削温度。其中,MCT刀具降低切削力和切削温度效果最明显,其切削力比TT刀具降低10%-30%,切削温度降低5%-15%。另外,MCT和RCT刀具前刀面和后刀面磨损程度都得到了明显的改善,其中MCT刀具不锈钢粘结现象最轻微。微织构改善AlCrN涂层刀具切削性能的作用机理主要为:一是微织构的存在减小了刀屑接触长度,因此可以有效地减小摩擦力;二是微织构可以储存切削过程中产生的磨屑,从换缓解了磨屑在前刀面摩擦产生的磨粒磨损;三是微织构在切削过程中充当油室的作用,使储存在在微织构内部的润滑液不断补充到刀屑接触区域,从而起到润滑、减小表面磨损的作用。