微细切削技术是在传统切削理论和技术的基础上，融合了多项高新技术发展起来的面向微小型结构件加工需求的微细加工技术。作为微细切削加工的执行单元，微细切削刀具的设计与制造水平直接影响到微细切削的加工效果。因此，微细切削刀具技术是微细切削技术体系中极为重要的一环，已成为制约微细切削技术发展的瓶颈。本文针对微细切削刀具的设计理论与制造刃磨技术进行了研究，主要包括以下几个方面：1.基于微细切削过程的摩擦磨损性能，进行微细切削刀具材料的适配性选择方法研究。研究针对微细切削过程中刀具-工件-切屑不同接触区域的摩擦状态，采用轻载和重载两种不同的摩擦试验方法模拟粘结与滑移两种不同的摩擦形式，分析了不同材料的刀具-工件摩擦副的摩擦工况对其摩擦学性能的影响规律，揭示其摩擦磨损机理。试验结果表明，在不同速度和载荷条件下，不同摩擦副具有明显不同的摩擦性能。对于不锈钢工件材料，高速钢在低速低载时具有较好的摩擦性能，而硬质合金在高速或高载条件下更具优势。基于摩擦磨损试验的分析结果，提出了微细切削刀具材料的摩擦适配性选择方法。2.基于微细立铣刀的动力学性能进行了刀具整体结构的参数化设计方法研究。针对微细立铣刀特殊的结构形式与尺寸，采用Timoshenko梁理论，综合考虑了剪切变形和转动惯量效应的影响，利用分段思路建立了微细立铣刀的动力学模型。通过刀具实例分析了所建模型的收敛性。进行相应的刀具模态试验，对比分析了所建模型的计算结果与ABAQUS有限元软件的实体模型和Euler梁模型的计算结果，验证了模型的精度和可靠性。利用建立的微细立铣刀动力学模型，分析了微细立铣刀刀头直径、刀头部分长径比和刀颈半锥角等刀具结构参数对刀具固有频率的影响，用于指导刀具的设计与优化。3.进行了微细立铣刀刀刃结构几何建模与设计方法研究。基于刀具几何学知识，建立了传统螺旋刃立铣刀的螺旋刃口曲线通用模型和沟槽几何通用设计模型；针对微细立铣刀螺旋槽刀刃结构加工难的特点，仿照椭圆柱球端铣刀的设计方法，提出了一种新型的微细球端铣刀设计方案，将球面上的空间曲线转化为平面曲线，在具有S形切削刃的同时，简化了刀具的刃磨难度。基于该刀具的几何模型分析计算了刀具的工作角度。4.进行了新型微细球端铣刀的刃磨与切削性能试验研究。针对所设计的新型微细球端铣刀的特点，研究设计了该刀具刃磨的工艺方法，并在CNS7d微细刀具数控刃磨机进行了实际的刀具刃磨试验，经检测可获得理想的刀具结构和刃口形貌；通过与传统螺旋槽铣刀和椭圆柱球端铣刀的微细切削性能对比试验，验证了所设计刀具的切削性能。