钛合金由于密度小,比强度高,具有良好的耐蚀性、疲劳抗力,在航空航天、船舶、汽车、化工和能源等领域得到了广泛的应用。然而钛合金摩擦系数高、对粘着磨损和微动磨损非常敏感、耐磨性差及高温抗氧化性差等缺点,一定程度上限制了它的应用。目前,随着航空航天工业的迅速发展,钛合金材料的需求日益提高,对其表面摩擦学性能的要求也越来越高。由于旋转超声铣削加工工艺可以加工出具有一定纹理的微凹坑表面织构,与鱼鳞结构具有极强的相似性,能够改善材料的摩擦性能。因此,本文以Ti-6Al-4V钛合金为对象,开展了旋转超声铣削实验。并重点对比分析了普通铣削和旋转超声铣削两种方式下的钛合金试件的摩擦磨损性能以及PVD涂层性能。首先,设计了旋转超声铣削钛合金实验,并分析了主轴转速、进给速度和超声电流三个加工参数对钛合金表面三维粗糙度以及表面微凹坑结构的影响。实验结果显示,旋转超声加工下,超声电流为100mA时能够得到较好的三维粗糙度参数,其表面微凹坑结构最为明显。而较大或较小的超声电流加工得到的表面与传统铣削方式下的表面形貌更为接近。此外,单个微凹坑的尺寸均随主轴转速和进给速度的增加而增加,且主轴转速对三维粗糙度的影响比进给速度更为显著。其次,在旋转超声铣削钛合金表面的基础上开展了摩擦磨损试验。分析了不同加工参数以及不同摩擦磨损试验参数对钛合金表面摩擦系数、磨损体积以及磨痕形貌的影响。实验结果表明,旋转超声表面能够降低摩擦系数及磨损体积,且主轴转速对摩擦系数及磨损体积的影响较进给速度更为明显。此外,当超声电流为100mA时,钛合金表面的磨痕形貌最好,边缘整齐,划痕较窄,磨粒磨屑等堆积物较少,犁沟呈均匀连续分布。最后,在旋转超声铣削钛合金表面的基础上开展了PVD涂层实验。从截面微观形貌和涂-基结合力两个角度分析了不同铣削参数下钛合金试件表面的涂层性能。结果表明,TiAlN涂层能够较好地沉积在旋转超声铣削钛合金表面的微凹坑处,旋转超声铣削工艺更有利于钛合金基体表面与TiAlN涂层的结合,且进给速度对结合性能的提升比主轴转速更为显著。