涂层刀具拥有高的硬度、耐磨性、通用性和优良的化学稳定性等特征，被广泛运用于金属切削加工范围。干式切削加工是一种不需要切削液，节约资源，降低环境污染，实现绿色制造的有效加工方式，涂层刀具最适用于此加工方式。因此，研究涂层刀具的切削性能具有重要的理论和实践意义。20世纪80年代以来，分形理论普遍运用于处理与剖析具有复杂细节特点的自然现象。它凭借自相似性原理为解决繁杂的非线性问题提供了一种卓有成效的方法。切削力在切削加工过程中直接影响着切削热的产生，进一步影响刀具的使用寿命和已加工工件表面质量等。在切削实验中发现，切削力信号的变化呈非稳定状态。本文主要从涂层刀具在切削过程中的受到的切削力、切削温度、刀具应力三方面研究其切削性能。主要完成了以下工作：1结合实际干切削刀具性能的要求，探讨涂层刀具基体材料的选择，分析涂层技术的发展。合理选择涂层刀具与工件材料搭建切削实验平台。2基于分形理论及实验研究从切削力动态分量中提取分形维数D，从切削力静态分量中提取了切削力比R这一特征量。研究了随着切削过程的进行分形维数D和切削力比R随切削时间的变化规律，以及不同的切削用量对主切削力平均值及其动态分量分形维数的影响。并利用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱分析仪(EDX)对切削后的刀具磨损机理进行了分析。3根据切削加工有限元分析理论，在建立刀具工件几何模型、材料模型、摩擦模型的基础上，本文采用有限元仿真软件DEFORM分别模拟了多涂层刀具(TiCN-Al2O3)和单涂层刀具(TiCN)的车削性能，对比分析了在切削过程中，切削用量对切削力平均值及其仿真信号分形维数的影响，刀具应力和切削温度的分布情况。本课题基于分形理论采用车削实验与有限元仿真相结合的方法，对涂层刀具的车削性能进行了研究，其分析结果对实际生产中合理选择涂层刀具及研究其性能具有重要意义。