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惯性约束核聚变能够产生高效廉价的清洁能源，成为各国的研究热点。LiF（Lithium Fluoride）晶体由于具有优质的透射性和透射波段被广泛用做核聚变相关物理实验中的窗口材料。典型的应用实例是LiF阶梯核靶，由于其具有高的尺寸精度和表面质量要求而很难用其他方法加工，微铣削具有明显的优势。但LiF晶体具有软脆性，塑性域切削对微铣刀几何参数、微加工工艺参数提出了更高要求。因此，进行有关LiF晶体微铣削的微刀具设计、微铣削工艺参数优化具有重大意义。本课题初期研究表明，硬质合金微铣刀与LiF晶体间存在严重的扩散磨损。对磨损机理的研究表明：硬质合金刀具中的WC扩散到LiF晶体中，生成Li2C2和WF气体是扩散磨损的最主要原因，最终选定PCD为LiF晶体微铣削的刀具材料并对其化学惰性进行了实验验证。设计了两种结构的微铣刀；分别对其侧面刃前后角和底面刃前后角进行仿真优化。优化后，Ⅰ型刀具的侧刃前角、侧刃后角、底刃前角、底刃后角分别为-35°、9°、-25°、20°，Ⅱ型刀具的相应角度为-60°、12°、-55°、20°。但Ⅰ型刀具的切削性能较Ⅱ型刀具差。用Ⅱ型刀具分别进行工艺参数的有限元仿真优化和微槽铣削单因素实验。结果表明：随每齿进给量和主轴转速的增加，微槽表面质量先变好后变差，最优主轴转速为65000r/min，最优每齿进给量为665nm/z；随铣削深度的增加，微槽表面质量变差，铣削深度最好小于2μm。分别用Ⅰ型刀具、Ⅱ型刀具和NS公司CBN刀具进行微槽铣削正交实验。结果表明：Ⅱ型刀具的切削性能最好，能够得到最优6.50nm Ra、平均11.44nm Ra的表面粗糙度，CBN刀具居中，Ⅰ型刀具的切削性能最差；晶体表面质量随各工艺参数变化的变化规律与单因素实验结果类似；对不同刀具，各工艺参数对晶体表面质量的影响显著性不同，Ⅱ型刀具对应晶体表面质量受各工艺参数的影响最小，在相当大的参数范围内都能够实现塑性域切削；用Ⅱ型刀具和优化后的工艺参数进行LiF晶体阶梯靶样品的加工，能够得到8.40nm Ra的表面粗糙度。