天然单晶金刚石具有极高硬度和强度、超高耐磨性、极好导热性、能刃磨出锋利的刃口等一系列优异性能，使其成为超精密加工中不可代替的刀具材料。然而，这些特点也导致了天然金刚石晶体加工效率低、损耗大、分割质量不稳定等各种加工难题。这限制了天然金刚石晶体的利用率，使刀具的成本居高不下，制约了超精密加工技术发展。因此，高效率高质量的分割天然单晶金刚石已成为天然金刚石刀具制造的重要基础技术之一。首先，本文以天然金刚石为研究对象，开展激光切割加工理论研究。从激光产生原理及材料-激光相互作用入手，分析了激光切割金刚石的加工过程。通过理论模型，估算出了天然金刚石的烧蚀阈值，并通过天然金刚石晶体的激光打孔实验验证了理论计算的烧蚀阈值。其次，根据激光切割加工理论及传热学原理，针对主要的工艺参数建立了激光切割天然金刚石晶体的有限元模型，由此对激光切割天然金刚石晶体过程进行了模拟仿真，研究了不同工艺参数对加工温度场的影响规律，进而得到了在对应工艺参数下的金刚石晶体表面激光蚀除形貌，可用于指导工艺实验的设计及实施过程。最后，设计了不同工艺参数下的天然金刚石晶体激光切槽工艺实验。采用光学显微镜检测微槽深度、宽度及加工质量（切缝半宽锥角），研究了不同工艺参数对加工深度、加工质量、加工效率的影响，并得到了加工参数的优化组合，可将天然金刚石晶体的激光切割效率提高一倍，实现了高效率、高质量的激光加工天然金刚石晶体。此外，使用优化工艺参数进行了圆弧刃金刚石车刀、天然金刚石微铣刀和金刚石微结构的粗加工，建立了复杂轨迹的金刚石刀具激光切割工艺。