在金属切削加工领域,将微织构置入到刀具表面上起到了一定的减磨抗摩作用,这也成为了近年来攻克一些加工难加工材料(例如钛合金)时刀具寿命较短的热点课题。大多学者针对微织构球头铣刀加工一些难加工材料时的应力场或温度场进行了单一的研究,而两个物理场之间是相互作用的。因此,本文结合理论计算与铣削试验深入地研究了铣削过程中微织构球头铣刀力、热以及耦合场的分布情况。　　首先,进行了微织构的激光制备试验,对球头铣刀铣削钛合金过程中的刀-屑接触区域进行理论分析计算,得出微织构加工区域,进行制备;设计搭建了铣削试验平台,铣削宽度为定值,以铣削速度、切削深度及每齿进给量为三个因素设计了正交切削试验,同时测量铣削力和铣削温度在切削过程中随时间的变化值,为受力密度函数及受热密度函数的求解提供数据。　　其次,利用铣削试验数据,对铣削力经验公式、刀-屑接触面积经验公式及微织构球头铣刀的受力密度函数进行求解。以受力密度函数作为载荷边界条件,对微织构刀具的应力场进行仿真,得到切入、切出过程中任意时刻微织构球头铣刀所受的瞬时应力和应变状态,为微织构球头铣刀热-力耦合行为研究提供参考。　　再次,进行热源分析,采用量纲法对前刀面的热流密度函数进行求解,进而采用热源法对微织构球头铣刀的受热密度函数求解。通过温度场仿真,分析铣刀前刀面在钛合金加工中的受热情况。为微织构球头铣刀热-力耦合行为研究提供参考。　　最后,在对微织构球头铣刀热应力进行有限元模拟仿真分析的基础上,对其进行热-力耦合有限元仿真模拟,得到热应力与机械应力共同作用下刀具的等效应力与等效位移云图,以及刀具在切入到切出工件的时间段内,热-力耦合场作用下的等效应力与等效位移随时间的变化情况,进一步分析微织构刀具在实际切削过程中的应力集中区域以及以破损区域。　　本文研究内容确定微织构球头铣刀加工钛合金时应力集中区域及刀具破损区域,为合理优化微织构刀具结构,减少刀具磨损及改善工件表面质量的研究提供了参考。