涂层能够改善刀具切削性能和磨损状况，延长刀具的使用寿命，还能提高工件加工表面的质量和形位精度等，在金属切削的多个领域得到了广泛应用。本文根据国内外涂层发展和涂层刀具的应用现状，以提高刀具硬度和减少刀-屑和刀-工件摩擦为目的，通过闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备制备了TiN/MoN、TiAlN/MoN和TiAlN纳米梯度复合结构涂层，以难加工材料304不锈钢的钻削过程为研究对象，分析了涂层刀具钻削力、力矩和温度变化及刀具磨损规律，探索涂层对麻花钻加工过程的改性作用和涂层刀具的失效机理，综合评价了涂层刀具钻削难加工材料的钻削性能。本论文的主要研究内容如下：　　首先，对所设计涂层的性能进行测定。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对涂层的组成和微观结构进行了观察；采用纳米压痕仪和摩擦磨损实验机测定了涂层的力学性能与摩擦磨损性能，分析了几种不同涂层结构和不同元素对其力学性能、摩擦磨损的影响，优选出TiN/MoN和TiAlN/MoN两种涂层。　　其次，运用金属切削原理和有限元理论，结合AdvantEdge仿真软件，建立304不锈钢钻削三维模型。分析表明：钻削过程中刀具横刃和外缘转角部分受到最高温度和应力作用，涂层可有效减小刀-屑接触面的温度和刀具钻削力和力矩，减少刀具塑性变形；仿真手段的应用，可直观全面地对钻削中的应力和温度等进行观察；针对TiN/MoN和TiAlN/MoN涂层麻花钻，研究了涂层厚度和工艺参数对其切削性能的影响，给出了适用于304不锈钢钻削的最优涂层、最优厚度及最优加工参数范围。　　最后，对TiN/MoN和TiAlN/MoN涂层的磨损机理进行了实验研究，结果表明涂层较薄时并不能起到很好的延长寿命的作用，未涂层刀具几乎不经过稳定磨损阶段就至磨损失效，而涂层刀具则表现出较优异的耐磨性，TiN/MoN涂层的磨损阶段更长；涂层可有效抑制前后刀面磨损和加工件的粘刀现象；涂层细小的柱状组织以及纳米多层梯度结构，低的热传导率和摩擦系数，极大地改善了刀具的抗磨粒磨损和氧化磨损性能，延长了刀具使用寿命，使涂层刀具表现出优异的切削性能。　　TiN/MoN和TiAlN/MoN涂层;切削性能;有限元;磨损机理