金刚石刀具是超精密车削加工技术的关键,刀具精度是影响工件面形精度和表面粗糙度的重要因素。圆弧刃金刚石刀具可以实现非球面、自由曲面等复杂曲面的加工,在超精密车削技术中有着最为广泛的应用。随着现代光学加工技术的不断发展,对金刚石刀具的精度要求越来越高,高精度圆弧刃金刚石刀具要求60°圆弧范围内刀具轮廓误差Ra在0.05μm以内,刀具表面粗糙度小于10nm。本文以圆弧刃金刚石刀具为研究对象,对圆弧刃金刚石刀具的刃磨技术开展了研究。首先对金刚石晶体的各向异性和刀具设计进行了分析。金刚石独特的晶体结构造就了金刚石优异的物化特性,但也导致不同晶向上物化特性的差异。根据周期键链和动态微观机械强度理论对金刚石晶体的难易磨方向和微观机械强度进行分析。利用上述理论对圆弧刃金刚石刀具的晶面排布进行设计,根据刀具几何参数对加工的影响,设计金刚石刀具的几何参数。选料、定向、切割、装卡后获得设计的金刚石刀具毛坯。其次根据金刚石研磨过程中,金刚石微粒与金刚石晶体表面和研磨盘之间相互作用的特点,对金刚石晶体的研磨过程进行了分析。通过实验研究了研磨盘、研磨盘转速和晶体晶向对金刚石晶体表面精度的影响。研磨后金刚石表面粗糙度小于1nm。再次从圆弧刃金刚石刀具后刀面的几何特点出发,对圆锥形和圆柱形后刀面轮廓的曲面方程和刃口曲线方程进行求解,研究了金刚石刀具后刀面的形成原理。利用金刚石刀具刃磨机分别对圆锥形和圆柱形后刀面进行刃磨,采用轮廓仪和干涉仪对刃磨得到的刀具后刀面进行了检测,刃磨后金刚石刀具后刀面的轮廓误差的P-V值在0.05μm左右,Ra在0.01μm左右,后刀面的表面粗糙度在1nm左右。最后对金刚石刀具前刀面的刃磨方向进行了分析。通过刃口轮廓的曲线方程,得到刃口轮廓曲线的标准非球面方程,提出了轮廓仪直接测量圆弧刃金刚石刀具刃口轮廓误差的新方法,刃磨刀具在67°圆弧范围内刃口轮廓误差Ra值为0.025μm。利用刃磨后得到的圆弧刃金刚石刀具,实现了硒化锌球面和铝平面的超精密加工,验证了刀具的使用性。