世界各国对制造业的重视,使得数控刀具有了飞速的发展。然而国内刀具自主研发设计核心技术的缺失,使得新型高效刀具的设计与制造面临很大的挑战。掌握数控刀具设计与制造的关键技术,设计制造出满足“三高一专”的高效数控刀具,才能实现高效数控刀具的本土化,占据国内数控刀具市场的主动权。本文以高效超硬钻头为研究对象,采用基于特征参数化建模技术,有限元分析技术,反求技术,实现高效超硬钻头的快速设计与制造。主要的研究内容如下:(1)采用基于特征的参数化建模方法,实现高效数控刀具的快速设计。针对螺旋槽建模难点,考虑了芯厚渐变问题。采用了三种建模方法并使用有限元法对相应的超硬钻头模型进行了分析,优化出最佳的钻头模型;在优化钻头模型的基础上,基于Pro/Program实现超硬钻头的参数化设计,基于族表实现超硬钻头标准件库的建立。(2)从钻头螺旋槽制造出发,进行了整体硬质合金钻头螺旋槽用非标砂轮的反求设计。提出了一种精确得到螺旋槽端截形型线方程表达式的方法,建立了由钻头端截形反求得到砂轮轴向截形的数学模型,使用离散点代替端截形型线参与计算,建立了端截形上的点、与端截形上点共螺旋线的接触点及砂轮轴向截形上相应点的一一对应关系,由此关系实现由端截形上离散点反求得到砂轮轴向截形上的相应点,实现了非标砂轮截形的反求设计。(3)进行了基于砂轮位置参数的干涉误差分析,以验证砂轮位置选取的合理性。建立了一种干涉误差分析的数学方法,得到了判断干涉误差△R的数组。通过判断△R数组元素的大小定量判断砂轮位置参数选取的合理性,为反求时砂轮位置的确定奠定了理论基础。(4)基于Matlab进行了整体硬质合金钻头螺旋槽用非标砂轮的实例计算。根据端截形型线的具体方程表达式和经验砂轮位置,使用Matlab编制砂轮截形及△R数组的计算程序,绘制截形图,最终得到实例的砂轮截形图和△R数组。结果表明,所求实例砂轮截形的最大干涉误差值为-1.45e-14mm,说明砂轮位置参数的选取是合理的,由此反求的砂轮可以加工出已知的螺旋槽。最后根据所求砂轮截形进行砂轮的设计并用UG软件设计出实体模型。