随着技术的进步,高熔点、低导热系数的新材料在现代工业中得到了广泛应用。然而,这些材料在加工时产生了巨大的挑战,原因是材料的低导热性导致切削区温度迅速上升,从而加剧了刀具的磨损。低性能刀具快速报废以及高性能刀具的高成本,或者是冷却液的使用无疑造成大量的资源浪费和环境污染。为落实可持续发展的策略,一种可实现量产化的复合多层涂层表面织构化刀具被研究开发,有效结合低能耗、绿色环保的最小微量润滑（Minimum quantity lubrication,MQL）技术,旨在提高切削刀具的加工性能和寿命。基于粉末冶金模压成型的方法,制备一种前刀面具有微沟槽织构的基体材料为YS2T的硬质合金刀具。沟槽织构根据宽度设计大、小两种,目的为了探究沟槽尺寸对切削性能的影响;两种沟槽都平行于主切削刃,除宽度外其它尺寸保持一致。随后利用PVD涂层方法在刀具表面沉积硬质复合多层涂层Al Cr N/Ti N,其包括微沟槽织构区域的厚度均匀,但涂层表面存在微坑和白色熔滴缺陷。运用摩擦磨损试验和表面接触角测试对所制备的复合涂层织构表面进行性能测试。摩擦磨损试验中采用GCr15钢球作为摩擦磨损运动副,试验结果表明具有复合涂层的织构表面展现出更低的摩擦系数;摩察系数曲线振动幅值比普通的NT刀具更小,并且钢球磨损量也要少得多。油润滑的作用让摩擦系数变得更小,封闭的沟槽织构展现了其储油供油的能力。接触角试验表明,复合涂层的小织构表面CPT1相对于普通NT表面水滴接触角减小了43%,植物油滴比水滴接触角小。运用制备的刀具对钛合金TC4在干燥和MQL两种条件下进行车削试验,对切削力、加工后刀具磨损以及切屑形貌进行了分析。试验结果表明,与普通NT刀具相比具有表面特征的刀具切削力更小。MQL的风冷以及雾化颗粒润滑油的作用结合表面织构储存润滑液的功能,有效改善了切削界面摩擦,抑制了切屑粘结以及刀具的磨损。另外,具有表面特征的刀具加工产生的切屑变形程度更小。利用Advant Edeg FEM金属切削有限元分析软件进行切削钛合金的模拟试验,截取了模拟的切削温度结果云图。结果显示表面织构和MQL一定程度上减弱了刀具上的热扩散,表面涂层的降温效果并不明显。最后通过人工热电偶法测试了加工现场的刀具亚表面温度,结果表明涂层的表面沟槽织构刀具切削温度减少了11%～21%。