超精密加工是可以实现最高加工精度等级的加工方法,加工精度可达纳米级别,其在光学领域的应用日益广泛,纯铜材料制成的微结构表面在光学、超精密测量等方面也得到更加广泛的应用,而特定微结构和微器件则需要具有完好刃口的微圆弧金刚石刀具加工来获取。为了保证超精密加工的精度,加工过程中微圆弧金刚石刀具的磨损需要重点考虑,刀具磨损量过大会直接影响已加工材料表面精度和表面完整性,影响其尺寸精度和面形精度,因此对微圆弧金刚石刀具磨损机理、磨损形貌和磨损量的预测有重要意义。首先,本文基于Deform-3D有限元软件对微圆弧金刚石刀具切削纯铜的过程进行分析,建立更符合实际情况的切削几何模型、材料本构模型、摩擦模型进行仿真。本研究通过改变刀具前后角、圆弧半径、钝圆半径、切削用量,获得各个切削参数对切削力、切削温度以及刀具最大等效应力的影响规律,并为后续磨损预测提供所需参数和理论依据。其次,本文通过选取适宜的微圆弧金刚石刀具加工工艺,改变微圆弧金刚石刀具前后刀面晶面组合、前后角组合、材质,获取圆弧半径50μm、刀具刃口完整无缺陷、圆弧波纹度满足生产需求的圆柱后刀面刀具。本文基于Advant Edge软件进行刀具磨损有限元仿真,建立纯铜材料Power-Law本构模型,基于USUI磨损模型建立微圆弧金刚石刀具切削纯铜材料的粘结磨损模型,预测前后刀面和刃口的磨损形貌和磨损量。基于前后刀面的磨损形貌和微圆弧金刚石刀具的几何特点进行前刀面月牙洼和刃口磨损体积建模,对磨损量进行定量评价。最终,本文建立前刀面月牙洼磨损预测模型,利用有限元仿真获取的应力、温度场分布、切屑移动速度获得前刀面磨损率预测曲线,并获得刀具几何参数和切削用量对刀具最大磨损深度、磨损带长度和最大磨损深度与刃口距离的影响规律。随之建立不同KT、KF、KB、VB值刀具的切削仿真模型,获得刀具磨损量对切削力、切削热和切屑形貌的影响关系。