作为超精密加工技术的重要组成部分,超精密切削加工在国防、生产、科学各领域都扮演了不可或缺的角色。同样的,切削刀具作为超精密加工的主要组成部分,其地位也变得越来越重要,刀具的好坏直接影响了机械加工的最终结果。超硬纳米孪晶材料(ntD)凭借其优异的机械性能及物理特性,成为切削刀具制备过程中刀具材料的重要选择。本文将以纳米孪晶材料为研究对象,探讨使用聚焦离子束(FIB)加工技术制造微细切削刀具的可行性,旨在加工出具有优良切削性能的切削刀具。首先探讨了离子束轰击固体材料的基础理论,具体分析了离子束与材料表面所发生的相互作用,加工材料的去除机理及产生的一系列粒子,分析离子在固体材料中的射程及能量损失情况,还有离子束加工时产生的“沟道效应”及其影响因素。基于SRIM仿真软件,以实际加工时FIB设备中的可选电压参数为基准,分析不同的离子束入射电压对加工过程产生的影响;考虑实际所加工刀具的后角,改变离子的入射角度,分析其对加工过程产生的影响。初步选取适合于纳米孪晶金刚石材料FIB铣削的离子入射电压以及入射角度。使用FIB在经过抛光后的纳米孪晶金刚石材料表面,用不同的加工参数(离子加速电压、入射角度、离子束驻留时间、离子束束流搭接比)铣削出尺寸相同的矩形槽,并对加工后的微结构进行检测,利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分别观测其二维及三维形貌,检测矩形槽槽底的表面粗糙度。使用水蒸气辅助铣削加工出相同尺寸的矩形槽,并分析其对FIB加工微结构结果的影响。将实验结果与SRIM仿真结果进行综合比较,确定出最佳FIB铣削纳米孪晶金刚石材料的加工参数。分析加工过程中产生的缺陷:侧壁倾斜及沟槽结构等的形成原因,并给出一定的解决方案。为加工出具有锋利刃口的切削刀具,确定微刀具前后及侧刀面的加工顺序,并最终给出合理的纳米孪晶金刚石微刀具的加工方案。使用聚焦离子束加工技术加工出具有锋利刃口的纳米孪晶金刚石微切削刀具,然后使用原子力显微镜对其刃口钝圆半径进行检测,得到刃口钝圆半径小于50nm的微刀具,符合微刀具的基本要求。