掺钕钇铝石榴石(Nd:Y₃Al₅O₁₂,Nd:YAG)具有高增益、低阈值、低损耗、高机械强度等特点正被广泛应用于工业、医疗、军事和科研等领域。锯切加工常为YAG晶体加工的第一道工序,锯切成本可达生产成本的40%以上。固结环形电镀金刚石线锯切割工艺无换向纹、切割精度高,常用于贵重硬脆材料的高精度切割。而固结环形电镀金刚石线锯受电镀、焊接等工艺条件限制而使用寿命较低。延长线锯使用寿命对降低YAG晶体切割成本具有重要生产意义。通过研究金刚石线锯磨损规律发现影响线锯寿命的主要因素为固结的金刚石磨粒脱落,切割过程磨粒受到的交变应力是金刚石磨粒脱落的主要原因。本文先分析脆性材料的断裂机理,然后用有限元软件分析单颗磨粒锯切过程来研究切割参数对锯切力影响,最后设计一组正交试验总结切削参数对线锯寿命的影响规律。根据脆性材料断裂力学分析硬脆材料去除过程,按照典型压痕断裂模型建立线锯切割过程材料去除模型。建立描述金刚石顶角尺寸、突出高度、电镀位置的电镀金刚石线锯数学模型,模型和真实线锯比较,具有较好的相似性。利用切割体积不变原理分析单颗磨粒平均切削深度数学模型,建立锯切时单颗磨粒的力学模型。结果显示:单颗磨粒锯切力与线锯进给速度成正比,与环线的切割速度成反比,且与材料硬度、磨粒在线锯上的分布密度、磨粒几何角度、磨粒在线锯中的位置等参数有关。根据力学模型,把进给速度和切割速度两个参数作为重点研究对象,利用ABAQUS有限元仿真软件建立YAG晶体的材料本构模型,采用二维、三维有限元仿真模型分析单颗磨粒切割脆性材料过程。三维仿真模型发现单颗磨粒的锯切力随着锯丝切割速度的增加,呈现先迅速减少后趋于平稳降低的趋势;锯切力随着切深的增加而增大。二维仿真模型发现已加工表面的亚表面损伤层深度在低速锯切时较深,亚表面损伤深度随着锯切速度的提高先是迅速变浅,后又逐渐加深。亚表面损伤深度随着锯切深度增加逐渐加深。最后,使用环形电镀金刚石线锯切割机床对YAG晶体进行切割的试验,分析电镀金刚石线锯常见失效形式并分类。利用一组正交试验,用极差法对试验结果进行分析,结果显示:切割速度越高,线锯寿命越长;切割速度对线锯切割面积影响最大,进给速度对寿命也有一定影响。最后用BP神经网络训练线锯寿命预测模型,用预测数据试验验证了网络模型的准确性。通过对本课题的研究,探究限制金刚石线锯寿命的主要因素,对改进生产加工工艺来延长线锯使用寿命进而降低生产成本具有重要指导意义。