随着汽车产业的不断发展,能源短缺和环境污染成为亟待解决的难题。研发出具有表面微结构的低摩擦汽车发动机是实现汽车节能减排的重要途径之一。而采用金刚石微刀具的超精密车削技术是加工发动机摩擦副微结构的理想方法。人工合成纳米孪晶金刚石(ntD)硬度为天然金刚石的2倍,断裂韧性极高,其抗氧化温度也高于天然金刚石材料。鉴于纳米孪晶金刚石极为优异的综合性能,研制出纳米孪晶金刚石微切削刀具,对汽车零部件加工领域意义重大。首先,本文基于飞秒脉冲激光加工技术,以纳米孪晶金刚石为研究对象,开展飞秒激光加工纳米孪晶金刚石的理论研究。研究了飞秒激光的原理和飞秒激光与金刚石材料的作用机理,为纳米孪晶金刚石的飞秒激光加工技术奠定了理论基础。通过飞秒激光多脉冲打孔实验,计算出了飞秒激光的束腰半径,推导出飞秒激光对纳米孪晶金刚石的单脉冲烧蚀阈值和多脉冲烧蚀阈值模型。其次,根据传热学理论建立了飞秒激光直线扫描加工纳米孪晶金刚石的有限元模型,采用ANSYS软件对飞秒激光加工过程的温度场进行仿真,研究了不同工艺参数对温度场的影响,并得到了不同工艺参数下纳米孪晶金刚石的烧蚀形貌。通过分析仿真数据获得了激光功率和扫描速度对烧蚀形貌的影响规律,为纳米孪晶金刚石的飞秒激光加工实验提供了工艺基础。最后,设计了不同工艺参数下的纳米孪晶金刚石飞秒激光扫描加工实验,通过实验验证了理论计算的多脉冲烧蚀阈值,并根据实验结果研究了不同工艺参数对烧蚀宽度、深度和表面质量的影响,得到了工艺参数的优化组合,获得了高效率、高质量的飞秒激光加工工艺。此外,利用直线扫描加工实验获得的工艺参数,进行了圆弧刃纳米孪晶金刚石微切削刀具的制备,建立了纳米孪晶金刚石微刀具的飞秒激光加工工艺基础。