微切削技术加工三维微小零件具有高效率、高精度及低成本等优点,且不受加工材料限制,已成为微制造领域的一个重要发展方向。开展微切削实验及机理研究,对优化微切削工艺及提高表面加工质量等具有重要意义。微切削过程中,微型刀具刃口钝圆半径与切削深度以及工件材料的晶粒尺寸处于同一数量级,与宏观切削相比,刀具的刃口钝圆半径对微切削过程影响显著。为深入、全面地考察微切削过程变形机制,材料微结构对微切屑形成和微切削力等影响,本文设计开发了微切削实验系统,针对多晶体金属材料进行了系列微切削实验分析。实验系统主要由进给模块、观测模块、测试模块、控制模块和装夹模块组成,能够实现微小金属试样的正交切削,切削速度可达到25mm/s,观测系统能够观察和记录微切削过程,同时可实现快速对刀。采用有限元法对系统结构进行了动态特性分析,利用多普勒测振仪评估了系统的振动特性,分析结果表明,系统具有良好的刚度和抗振性能。通过测试微切削试样表面粗糙度,验证了系统的可靠性。针对所开发系统的局限,提出了进一步的改进和设计方案。针对典型多晶体金属(SUS304、多晶铜、多晶铝及钛合金)开展了微切削实验分析,研究了多晶体金属切削过程中切屑形成、晶粒组织变形、切屑根部变化、晶粒细化等,以及不同工艺参数对切削力与加工硬化及的影响规律,考察了微切削过程的基本特征,为进一步的微切削理论和工艺研究奠定了基础。