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石材因其美观的造型,特别的艺术观赏性,收藏价值高,得到人们的广泛喜爱。随着人们对生活水平提升和审美标准不断变化,市场对异型石材制品的种类、外观、精度和产品大小的要求越来越高、需求越来越大,其加工工具、工艺及加工特性也要达到高质量、高效率。石材属于硬脆性材料,传统的铣刀在石材加工中磨损严重,导致加工精度低。金刚石涂层刀具有极高的硬度,良好的导热和低的摩擦系数等优点,被应用于这类材料的难加工问题。但对于金刚石涂层刀具切削石材的性能等方面的理论与试验研究的缺乏,使得金刚石涂层刀具的优势并没有充分发挥。对HFCVD(热丝化学气相沉积法)金刚石涂层刀具铣削天然理石的切削特性进行系统的仿真和试验研究,通过有限元仿真得到的切削力来分析刀具几何参数、刀具涂层、切削参数、加工表面质量、刀具磨损机理对HFCVD金刚石涂层刀具的切削性能的影响规律。通过对HFCVD金刚石涂层刀)具切削天然理石过程的分析,建立刀具几何分析模型,采用微分法,建立刀具铣削力理论模型,采用积分法,构建刀具切削力理论计算公式。应用ABAQUS有限元分析软件,构建HFCVD金刚石涂层刀具铣削天然石材过程的仿真过程,采用单因素试验法分析了刀具几何参数,切削参数对切削力的变化规律。研究发现:试验数据与仿真数据一致,验证了切削参数和规则的准确性。在刀具后角是8°时,此时涂层刀具切削性能最好,切削力此时最小。在切削深度为d=1.0mm时,主轴转速度3000r/min,进给速度在300mm/min时切削力变化比较平稳,从切削力角度出发,是较优的参数组合。不同碳源浓度金刚石涂层刀具与未涂层刀具铣削石材,采用正交试验法,通过测力仪测量出不同刀)具、不同切削参数下的切削力,测试已加工材料的表面粗糙度,观测刀具磨损情况。结果表明,对铣削分力Fx、Fz影响最大的是涂层碳源浓度;对铣削分力Fy影响最大的是切削深度;对表面粗糙度影响最大的是进给速度;当主轴转速达到n=3000 r/min、进给速度为vf=300 mm/min、切削深度d=1.0 mm、涂层碳源浓度为3%时,刀具切削性能最佳;3%涂层碳源浓度金刚石刀具较其他碳源浓度(含未涂层)刀具,加工后的石材表面粗糙度最低、切削力最小、耐磨性高,提高了加工精度,延长刀具的使用寿命。HFCVD金刚石涂层刀具与未涂层刀具相比,未涂层刀具磨损比涂层刀具严重,切削力大;金刚石涂层刀具主要失效形式是涂层过早脱落,其失效机理主要由于机械磨损(涂层脱落、崩刀)和粘结磨损等。