TC4钛合金性能优异,然而作为典型的难加工材料,在实际生产中很容易产生加工表面质量低下、刀具磨损破损严重等问题。仿生学和摩擦学的研究表明,具有一定非光滑形态的动植物表面能够实现减摩、抗粘附和增加耐磨损性等良好的摩擦学性能,这给钛合金切削加工过程中,刀-屑摩擦界面的减摩控制提供了一条可能的途径和研究方向。本文通过对硬质合金前刀面表面织构的形状、大小、分布形式等特征参数的研究,对其参数进行优选,从而降低切削力、切削温度,提高加工质量和加工效率。本文的主要内容和结论如下:(1)分析了微织构刀具的切削机理,研究了TC4钛合金材料的本构模型、失效准则以及有限元仿真加工的切屑分离准则等。基于Advant Edge有限元仿真软件建立了钛合金车削二维有限元模型,并验证了模型的准确性。(2)针对钛合金切削加工过程中刀具微织构几何参数对切削力和切削温度的影响规律进行了单因素仿真分析。选取微织构的深度、宽度/间距和边缘距离作为变量因素,在干切削和浸润冷却条件下进行仿真研究。干切削时,微织构对于降低切削力和刀接触区温度屑没有太大帮助;加入冷却后,随着微织构深度增大,切削力先下降后上升,刀具最大切削温度下降散热能力增强;随着宽度增大,刀具的切削力先减后增,刀具最大温度降低;随着边缘距离的增加,切削力上升,刀具最大切削温度上升。(3)在已得到的影响规律的基础上,对刀具微织构参数进行细化,并设计了微织构深度、微织构宽度/间距组合和边缘距离的三因素四水平正交实验,探索了三种因素对刀具切削力和切削温度的影响规律。根据极差分析和方差分析的结果进行多目标优化,并得到优化后的织构几何尺寸:微织构深度为55μm,微织构宽度/间距组合为60/40μm,边缘距离为65μm。本文的研究结果表明,硬质合金微织构刀具在切削钛合金的加工中较比传统刀具有着很大的优势,能够明显的降低切削力和切削温度,提升加工质量。本文的研究内容对难加工材料的加工生产具有理论价值和实际的指导作用。