现今,金属切削工程应用中,新型刀具材料的研制开发、刀具几何结构的优化改善、刀具涂层技术的优化创新、切削加工工艺的改进完善等已极大地提高了刀具的切削性能。随着绿色制造理念的不断深入加强,刀具表面织构技术应运而生,即通过在刀具表面置入一定的微观几何形貌体,以改善切削过程中摩擦状态,初步的研究已表明表面织构刀具能够有效地提高切削刀具的切削性能。基于此,本文针对切削塑性金属材料时特有摩擦特性,尝试通过激光毛化技术在刀具前刀面加工出微凸体特征的毛化织构,旨于研制出此种新型的表面织构刀具。主要研究工作如下:(1)详细阐述了直角切削塑性金属材料时,沿切屑流向上前刀面的应力与摩擦变化,分析了刀-屑摩擦对切削力的影响。针对此种摩擦特性,提出了一种新型的表面织构刀具—激光毛化织构刀具概念及设计模型。(2)对YG6x硬质合金(WC-Co)刀具材料进行了激光毛化织构工艺试验研究。具体分析了激光功率、脉冲宽度、辅助气体种类(N2、O2、空气)对毛化织构形貌及其尺寸(高度、直径)的影响规律,探讨了火山口毛化形貌的成型机理,得出了合理的激光毛化工艺参数组合,为后续刀具表面毛化织构造型提供相应的工艺参数指导。(3)通过直角车削试验,研究分析了激光毛化织构刀具的织构尺度效应、面积占有率及在高、低速切削工况下的性能表现,得出小尺度毛化织构更适宜于高速、湿切削加工条件,毛化织构刀降低刀-屑间平均摩擦系数近39%;并发现了激光毛化织构刀容易形成切屑瘤的现象。(4)将三类刀(未织构刀YD-0、毛化织构刀MH-2与凹腔织构刀AQ-6)进行车削性能对比研究,从切削力、平均摩擦系数、刀具磨损粘结、切屑形态与加工件表面质量多种性能指标,进行系统综合地评价分析,揭示了凹、凸两类型表面织构在刀具前刀面上的切削作用表现,发现带有微凸起特征的毛化织构刀更具有支撑脱附减摩,延缓刀具磨损的优点。