本文使用单颗粒金刚石和多颗粒金刚石有序排布刀具以弧线轨迹飞铣玻璃、花岗石、混凝土和大理石等四种硬脆材料，对这四种硬脆材料精密切削的加工机理进行了研究。通过精密实验，运用脆硬材料断裂力学、计算机仿真、数学理论建模分析，揭示了这四种材料在单颗粒金刚石和多颗粒有序排布切削时的加工机理。　　 主要研究结论如下：　　 1、金刚石飞铣划痕的形成过程为：初始塑性变形和微崩碎形成轮廓--产生向前的中位裂纹并去除材料——产生扇形横向裂纹——扇形裂纹沿解理面断裂横向去除材料。　　 2、金刚石飞铣和平面划擦划痕的区别：单颗粒金刚石飞铣产生的切屑远小于平面划擦产生的切屑，沟槽边缘和沟槽底部轮廓较平整。由于裂纹扩展，沟槽内部产生大小不一的凹坑，但其深度、大小比平面划擦相对较小。凹坑底部产生了大量团状及点状裂纹，并且由于磨粒的断续切削作用，较少出现平面划擦时因裂纹自由扩展而造成的大量辐射状条形裂纹。　　 3、硬脆材料的物理机械性能及显微结构特性很大程度上决定了材料的可加工性。玻璃在飞铣时未产生明显的塑性变形即崩碎；大理石和花岗石的飞铣过程以硬矿物的崩碎和软矿物的推挤为主；混凝土等复合材料则以软骨料在沟槽两侧及前方堆积，并在沟槽底部压实以及硬骨料快速弹出，且在飞溅过程中带走部分堆积在沟槽两侧及磨粒前部的切屑为主；四种材料的可加工性从低到高分别为：玻璃、花岗石、混凝土、大理石。　　 4、单颗粒金刚石飞铣后得到的表面形貌，沟槽崩碎较多。而多颗粒有序排布刀具飞铣时，与材料接触的第一颗金刚石主要起材料去除作用，剩余的金刚石主要对沟槽的表面损伤进行修整，崩碎相对较少；单颗粒金刚石的切削力随着切削深度的增加迅速上升，而多颗粒有序排布刀具因有效切削颗粒数目的变化，其切削力的增加幅度随着切削深度的增加逐渐减小。　　 5、通过对比不同出刃高度差金刚石刀具的切削力和表面粗糙度。实验结果表明：出刃高度差为金刚石粒径23％的刀具T3切削玻璃、花岗石、大理石、混凝土时的切削力分别比出刃高度差为29％的刀具T2减小了9.3％、6.8％、13.3％和20.5％； T3切削玻璃、花岗石、大理石、混凝土时的表面粗糙度分别比T2减小了20.3％、8.4％、24％、13.3％。由此可得：刀具的金刚石粒度越小，出刃高度差越小，材料被加工后的表面质量越高，脆性碎裂在材料去除过程中占的比例越低，同时，切削力减小，切削环境得到改善，提高了切削效能。　　 6、本文使用遗传算法建立了多颗粒金刚石有序排布刀具飞铣玻璃、花岗石、混凝土和大理石等四种材料的切削力预测模型。通过实验验证，该模型对切削力的预测误差在2～4％之间，精度比回归分析预测的误差（5～8％）提高了近一倍。