切削加工在机械制造行业中发挥着举足轻重的作用,被广泛应用于航空航天、汽车以及模具制造等领域,不断促进机械制造业的发展。但在加工钛合金此类难加工材料时,刀具快速磨损失效仍是切削加工中亟待解决的问题。近些年,随着表面微织构技术的不断发展,在刀具表面置入合理的表面微织构已被证实具有改善刀具切削性能的作用。此外,研究学者发现,添加了纳米颗粒的润滑液能够进一步提高润滑液的润滑性能,该种方法为润滑领域的推广提供新的思路。因此,结合表面微织构技术和纳米流体润滑技术,最大化发挥刀具的切削性能,得到研究学者越来越多的关注。本文基于以上两个领域的研究热点,把改善刀具的切削性能作为目标,提出在刀具前刀面上制备出沟槽型表面微织构,并结合纳米流体润滑技术,研究探索纳米流体与表面微织构耦合作用下对刀具切削性能的影响规律。主要研究工作如下:首先,运用“两步法”,通过将纳米Fe304颗粒添加到水基切削液基础液(CC)中,通过油酸(OA)修饰,并添加丙三醇加速分散,同时采用磁力搅拌以及超声振动处理。最终,制备出了质量分数为0.5%的Fe3O4纳米流体(NC)。利用沉淀法对纳米流体的稳定性进行了评估,结果表明,制备出的Fe3O4纳米流体稳定性较好,无明显沉淀现象。同时,利用激光加工技术在光滑的YG6X硬质合金样件表面制备出了不同尺寸参数的沟槽型与凹坑型表面微织构。其次,分析了纳米流体与表面微织构耦合作用下对硬质合金样件的摩擦磨损性能。通过整理分析摩擦系数、样件表面磨损形貌、磨球磨损率,研究发现.:纳米流体能够有效改善基础液的润滑性能,与一定尺寸形状的织构样件相互作用下能够表现出优异的抗磨减摩性能。并揭示了相应的减摩抗磨机理。再次,选择摩擦磨损试验中抗磨减摩性能最优的织构参数,进行了 YG6X硬质合金立铣刀织构刀具的制备(TP),同时以无织构刀具(NT)作为对比。通过进行切削钛合金试验,探索纳米流体与表面微织构耦合作用下对刀具切削性能的影响,并揭示耦合作用机理。通过总结分析切削力、刀具使用寿命、加工工件表面粗糙度、刀具磨损形貌以及刀具磨损率的试验结果,研究发现:纳米流体与表面微织构耦合作用下能够有效提高刀具的切削性能。最终,分析了纳米流体与表面微织构的耦合作用机理。纳米流体与表面微织构的组合不仅仅是简单的叠加作用,而是发生了相互耦合作用。分析认为,在切削加工过程中,表面微织构的存在能够有利于切削液渗入到刀-屑接触区。而纳米流体在织构刀具表面良好的润湿性能,能够迅速覆盖并铺展在刀具表面,提供更大的润滑区域。同时,纳米粒子良好的延展性,在加工过程中,能够在刀-屑接触区被挤压变形并延展形成物理保护膜。同时,嵌入在润滑膜中的纳米粒子,展现出的“微滚珠”作用,能够使得摩擦副间的摩擦状况从滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而能够降低摩擦,改善刀-屑接触区的润滑状况。除此之外,润滑膜的存在能够避免表面微织构被过快磨损失效,有利于最大程度发挥表面微织构的作用。因此,在纳米流体与表面微织构耦合作用机制下,刀具能够表现出优异的切削性能。