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采用改进的预处理方法和变参数沉积工艺在硬质合金刀片上制备了超细晶粒金刚石薄膜涂层。通过玻璃纤维增强塑料的车削试验，研究了薄膜与基体之间的附着强度、涂层刀具的磨损和加工工件的表面粗糙度。试验结果表明改进的预处理方法能够有效增强金刚石薄膜与基体之间的附着强度；超细晶粒金刚石薄膜减小了刀具与工件之间的摩擦，降低了刀具磨损，并使加工表面的表面粗糙度显著降低；使用改进预处理方法和变参数沉积工艺制备的超细晶粒金刚石涂层刀具的寿命达到未涂层刀具寿命的8倍以上。