钛合金因其比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优异的综合性能,在航空航天、石油化工、生物医学等领域得到了广泛应用。然而,钛合金具有弹性模量小、导热系数低、高温化学活性高的特点,使其成为一种典型的难加工材料。目前,在钛合金的切削加工中常用的刀具材料主要有硬质合金、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼等,其中硬质合金因其综合性价比最高而受到最广泛的使用。然而,在加工钛合金时硬质合金刀具容易发生严重的磨损现象,这不仅会对切削效率、工件的加工尺寸精度和表面质量造成影响,更直接关系到了生产成本。因此,研究硬质合金刀具加工钛合金时的刀具磨损问题对实际生产具有重要的理论价值和现实意义。本文针对一种重要的航空钛合金Ti6Al4V的切削过程进行了实验和仿真研究。对切削过程中的热力耦合问题进行了理论分析,建立了Ti6Al4V直角切削时刀具前刀面与后刀面的热力耦合计算模型;使用两种常见的涂层硬质合金刀具SP4019和NL300在高、中、低速下对Ti6Al4V进行切削,发现切削速度对刀具磨损的影响非常大,高速切削时刀具的磨损非常剧烈且容易在较短时间内失效;对两种涂层刀具进行了扫描电镜分析和能谱分析,得出实验中刀具的磨损机理为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,并且粘结-扩散磨损会同时发生并相互促进,而氧化磨损与粘结-扩散磨损为相互制约;从对后刀面的显微形貌观察及其所测量的磨损量大小可以看出,SP4019涂层刀具比NL300涂层刀具更适合Ti6Al4V的加工;利用切削专用有限元分析软件AdvantEdge对硬质合金刀具切削Ti6Al4V的过程进行了仿真研究,结果显示切削力、刀具峰值温度、刀具应力会随着刀具磨损量的增加而增大,切屑的锯齿化程度随着刀具磨损增大而变得严重,切屑的卷曲变得不明显。