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钛合金具有比强度高、热强度好、耐腐蚀、资源丰富等一系列优点，其在汽车、医疗、体育、航空航天等领域中的应用越来越广泛。但是由于钛合金的切削加工性较差，因此，如何提高钛合金的加工效率和加工质量成为当前研究的一个热门问题。高速切削是解决这一问题最有效的加工手段，采用高速切削需要相应的新型切削刀具。 C3N4涂层刀具作为一种新型超硬涂层刀具，其主要特点是硬度高、耐磨损、摩擦系数小和导热性好，和金刚石的特性十分相似，是一种综合性能较好的新型涂层刀具。本文对C3N4涂层刀具的制备及其对TC4钛合金的切削性能进行了研究，分析了磨损机理并优化了刀具的几何参数。 1、对C3N4涂层刀具制备进行了系统研究。分析了磁控溅射的基本原理，阐述了涂层设计思路，并成功的制备了C3N4涂层，同时对C3N4涂层的特性进行研究。 2、对C3N4涂层刀具切削TC4钛合金进行了试验研究。通过对比C3N4涂层刀具和未涂层YG8刀具的钛合金切削试验，研究C3N4涂层刀具的切削特性。结果表明：C3N4涂层刀具的切削力减小25％~35％，C3N4涂层刀具要比YG8未涂层刀具的切削性能有明显改善，其刀具寿命提高约3倍以上，随着切削速度的提高，C3N4涂层刀具的寿命也将大幅度提高。 3、对刀具磨损机理进行了分析。通过C3N4涂层车刀与未涂层刀具在切削TC4钛合金试验对比，研究 C3N4涂层刀具的磨损机理。结果表明：在切削过程中，YG8刀具磨损较快，部分位置刀具材料大块脱落。C3N4涂层刀具前刀面磨损缓慢，边界呈锯齿状，说明涂层刀具具有很强的抗磨损能力。涂层车刀前刀面磨损区仍有少量的涂层以片状结构的形式存在；涂层车刀后刀面的氧化磨损比前刀面严重；其磨损主要原因是磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。 4、对C3N4涂层刀具切削钛合金时的刀具几何参数进行优化。通过切削试验表明：前角的增大，刀具切削刃变的锋利，但是前角过大会使刀具强度降低，因此，在使用C3N4涂层刀具车削TC4钛合金时，精车时前角选择5°~7°，粗车时前角选择3°~5°。增大后角可以减小已加工表面的冷作硬化程度，提高加工表面质量，工件的表面粗糙度随之降低，但后角过大，刀具刚度将被削弱，刀刃容易崩碎。因此，用C3N4刀具车削TC4钛合金时，精车后角选择13°~15°，粗车后角选择11°~13°。随主偏角κr的增大，背向力Fp减小，而进给力Ff增大，为增强刀尖散热性能，主偏角取值应该相对小些，建议在35°~45°范围选取。