深窄微槽结构广泛应用于航空航天、空间通讯和生物工程等领域,是近年来国内外广泛关注和研究的热点,但其尺寸小、深宽比大的特点和高表面质量要求已成为机械领域的一个难点。本文针对深窄微槽在微细铣削加工中存在的表面质量差和刀具强度、刚度不足的问题,总结现有铣刀结构的优缺点,自主设计并制备了大长径比聚晶金刚石(PCD)微细铣刀,并通过铣削加工试验探究了不同铣削参数对PCD微铣刀加工性能的影响规律。本文的主要研究内容如下:(1)在分析现有微铣刀设计制造优缺点的基础上,综合考虑刀柄、刀头焊接形式和刀头刚度不足的问题,提出了一种3/4刀体的大长径比PCD微细铣刀结构。通过建立微铣刀的三维模型,导入Deform软件中进行铣削加工仿真,分析了铣刀的侧刃后角、底刃后角、底刃倾角和刃口钝圆半径等结构参数对铣削加工性能的影响,得到了优化后的铣刀结构参数。对优化后的微铣刀进行静力学分析,研究了铣刀的变形特点和应力分布,并对铣刀进行模态分析,验证了微铣刀的强度和刚度均满足加工要求。(2)综合考虑PCD微铣刀制备的效率和质量,提出了一种纳秒-皮秒双类激光和精密磨削的组合加工工艺。采用纳秒脉冲激光进行微铣刀前刀面的粗加工,留有10-20μm的余量;将粗加工后的微铣刀在金刚石砂轮精密磨床上进行刃磨加工,得到高表面质量的微铣刀前刀面;最后采用皮秒脉冲激光进行微铣刀的精密成型加工,研究了不同的皮秒激光参数对铣刀加工质量和刃口钝圆半径的影响规律,选用优化后的激光参数加工制备得到刃径为0.5mm,长径比为3,刃口钝圆半径为3.5μm的PCD微铣刀。(3)应用设计制备的大长径比PCD微铣刀和硬质合金铣刀进行了铣削对比试验,研究了每齿进给量和轴向切深对铣削力和加工表面粗糙度R_a的影响,并分析了微铣刀的磨损机理,验证了自主设计制备的大长径比PCD微铣刀在无氧铜高深宽比微槽铣削加工中的优越性。