切削加工是一种重要的机械制造方法。随着信息技术的发展,传统的切削加工技术已经逐渐为新兴的现代切削加工技术所取代。制造企业在应用高速切削、硬态切削以及干切削技术中获得了巨大的经济效益。现代切削加工技术得以实现的一个重要因素就是新材料刀具的推广使用。应用于传统切削加工的高速钢刀具已经全面的被应用于现代切削加工中的硬质合金刀具、陶瓷刀具、涂层刀具以及超硬刀具所取代。PCBN刀具是一种重要的超硬材料刀具,被广泛认为是应用于现代切削加工的理想刀具材料。但是其在我国的应用水平远远落后于发达国家。 本论文在绪论部分简要总结了现代切削技术各个领域的发展现状,回顾了新材料刀具的发展与应用。论文的第二章介绍了PCBN刀具的制造及其优良的切削性能,并对前人在PCBN刀具的两个主要的应用领域内的研究工作进行了全面的回顾和总结。论文的第三章研究了PCBN刀具的设计问题,通过正交试验设计方法安排切削试验,根据试验数据研究了PCBN刀具设计中的刀具几何参数的设计问题。指出在刀具几何参数中对PCBN刀具寿命影响程度大小的顺序依次为钝圆程度、倒棱角度、刃倾角和刀尖圆弧半径,发现倒棱底部钝圆的PCBN刀具的磨损速度,会在刀具磨损达到一定程度后大大增加。论文的第四章研究了生产加工的建模问题,提出了一种新的基于刀具可靠性的最大生产率模型。并且根据前人的试验数据,给出PCBN刀具的可靠性随切削用量和使用时间发生变化时的计算公式。论文的第五章依据第四章中的新的切削加工模型建立目标函数,并通过一种改进的小生境遗传算法解决了PCBN刀具镗削加工HT250机体电机孔时的切削用量优化问题,优化结果和原切削用量相比具有明显的经济优势。