CaF₂是一种非常重要的晶体,具有良好的光学性能、机械性能和化学稳定性,可以用做光学晶体、激光晶体和无机闪烁晶体。而CaF₂晶体具有各向异性,质软而脆、热膨胀系数高和易解理等不利于光学加工的特点,其零件是公认的最难加工的光学零件之一。目前国际上通常使CaF₂晶体处于塑性状态下对其进行加工。因此对CaF₂晶体塑性状态力学特性和各向异性对切削力及加工表面质量的影响进行深入研究具有重要的意义。本文首先利用球形针尖纳米压痕实验,得到CaF₂晶体的屈服应力及应力-应变曲线;建立三维有限元球形压痕模型,对试验结果进行仿真验证。根据所得实验参数建立了CaF₂晶体的三维各向异性有限元切削模型,利用该模型模拟不同晶面及不同晶向切削状态下的切削过程,研究CaF₂晶体各向异性对切削加工的影响,分析不同晶面切削时切削力随切削晶向的变化规律,研究发现:在CaF₂晶体的各晶面切削时其切削力均显示出各向异性,在360°范围内,（100）晶面内切削力有四个变化周期,（110）晶面内切削力有二个变化周期,（111）晶面内切削力有三个变化周期,且切削力的大小及波动幅度均不一样;结果与理论计算的剪切角变化规律吻合较好。采用不同刀具前角进行切削过程仿真,研究其对切削力波动及切削区拉应力分布的影响,结果表明:刀具前角减小能够抑制由各向异性引起的切削力波动,且切削区拉应力也随之变小,有利于CaF₂晶体的塑性切削;切削区拉应力的变化存在临界值,在刀具前角为-20°时达到最小值,得到了最佳的刀具前角为-20°左右。同时根据不同晶面不同晶向上切削产生的最大拉应力的波动规律,研究了超精密切削CaF₂晶体时的最佳切削晶向。