超光滑表面是提高金属零件性能的一个关键因素,而超精密金刚石切削加工是制备金属超光滑表面的一项重要手段。金属零件不仅包含平面,还包含多种曲面。目前已实现金属超光滑平面的加工,然而如何采用金刚石切削加工制备金属超光滑曲面亟待解决,是当前国际研究的前沿和热点之一。超精密切削加工中,金属材料内部的微观构造的机械性能和变形行为会对形成的表面质量产生严重的影响,因此需要采用微观尺度材料去除仿真与实验手段,从表面形成机理方面深入研究金属超光滑曲面的高精度加工成形过程。本课题以晶体铜曲面的金刚石切削加工为研究对象,通过晶体塑性有限元切削仿真和超精密金刚石切削加工实验相结合的方法开展研究。本文所开展的研究内容具体如下:晶体铜曲面金刚石切削加工的二维模型的建立,有限元仿真模型中通过采用基于位错滑移理论的晶体塑性本构模型考虑了超精密切削的微尺度条件下晶体铜微观组织构造导致的各向异性变形行为,利用Jahnson-Cook损伤模型结合单元删除技术模拟金属切削加工过程中切屑的形成,是后续开展晶体铜曲面金刚石切削加工的仿真研究的技术上的基础。基于晶体铜曲面金刚石切削加工的二维有限元模型,展开仿真计算。通过对仿真得到的结果进行处理,从切屑的形貌、应力场分布情况、切削力、表面上的残余应力分布情况以及表面粗糙度等方面进行全面分析,系统的研究了单晶铜和双晶铜的曲面金刚石切削加工过程。为获得加工工艺参数对晶体铜曲面切削加工的影响规律,通过二维有限元模型进行全面的仿真研究。对单晶铜,重点研究了刀具刃口半径、单晶典型晶体取向以及切削速度等参数对晶体铜曲面切削加工的影响规律;对于双晶铜,注重研究晶界存在对加工的影响机制,全面研究了刀具刃口半径、切削速度以及相邻晶粒取向差对双晶铜曲面切削加工的影响规律,重点研究了不同加工参数对晶界高度差的抑制效果以及加工表面整体粗糙度的影响。开展实验研究,研究了单晶铜的晶体取向、机床进给量以及切削深度对单晶铜曲面金刚石切削加工后得到的表面的质量的影响规律,和仿真得到的结果进行对比验证。