近年来仿生学和摩擦学研究结果表明,物体具有一定规则尺寸的形态表面具有更好的摩擦性能。国内外学者研究发现高性能的表面微织构具有减摩、抗黏附和提高耐磨性能的作用,给刀具加工难加工材料带来了新的研究方向。针对微织构刀具的应用和微织构刀具切削性能的研究尚处于起步阶段,大多集中在车削刀片以及可转位面铣刀片上,其研究内容集中在刀具切削性能以及微织构减摩机理上,尚未发现关于微织构优化的研究以及将微织构应用于硬质合金球头铣刀铣削钛合金的研究。本文主要做如下方面的研究:依据有限元分析方法,建立硬质合金-钛合金表面摩擦磨损模型,对比分析微织构副和光滑副摩擦过程应力分布规律,表明微织构具有吸收应力的作用,分析不同形式微织构摩擦副应力分布规律,获得改善摩擦性能的最优织构形式,并进行了试验验证。采用激光打标机在硬质合金刀具材料表面进行激光加工工艺试验研究,依据激光工艺参数对微织构几何参数和形貌影响规律研究,结合激光加工原理获得激光制备微织构硬质合金刀具最佳加工工艺参数。研究激光加工工艺的基础上,制备表面微织构硬质合金试件,采用UMT-2摩擦磨损试验机,以球-面高副接触形式研究其摩擦性能,对比分析了光滑表面、微坑织构表面、沟槽织构表面、交叉沟槽织构表面分别在干摩擦和填充固体润滑剂条件下摩擦性能。分析不同微坑织构参数对摩擦系数影响规律以及硬质合金微织构表面磨损形貌,揭示微坑织构减摩机理。依据试验数据采用正交回归法构建硬质合金微织构表面摩擦系数优化模型,并对回归方程系数进行显著性检验,获得微织构最佳几何参数;采用渐变式载荷施加方式,对硬质合金微织构球头铣刀结构强度进行分析,结果表明微织构置入对硬质合金球头铣刀影响较小;在前期研究基础上制备硬质合金微织构球头铣刀,进行铣削钛合金试验,结果表明微织构具有降低硬质合金球头铣刀磨损、延长刀具寿命作用。