随着航空航天等国防和民用领域对微小型化产品需求的增加，国内外学者越来越关注微铣削技术。而作为微铣削技术的重要组成部分之一，微铣刀也逐渐成为学者们的研究热点。现在商业化的微铣刀大部分是采用硬质合金作为刀具材料，但考虑到天然单晶金刚石具有硬度高、耐磨损、导热性好、热膨胀系数极低等优点，以天然单晶金刚石为材质的微铣刀将会是本领域的研究热点。高精度天然单晶金刚石刀具的制造技术不仅涉及到国防尖端科技，也具有巨大经济效益，国外对中国实行了技术封锁。为了满足国内微铣削技术的发展需求，本文将通过设计制造单刃金刚石微铣刀来对金刚石刀具的制造技术做一些有益的探索。本文首先围绕天然单晶金刚石晶体的定向技术，选择了正六面体单晶金刚石的(100)晶面作为铣刀的前刀面和后刀面，并设计出合理的前角和后角，分别为0°和6°；同时，对单刃金刚石微铣刀高转速回转的稳定性问题和切削刃干涉问题进行了解析，并建立了单刃微铣刀的三维有限元建模，通过静态结构分析和模态分析对微铣刀整体结构进行了优化。其次，为提高铣刀的加工性能，本文对前后刀面定向为(100)晶面的刀具进行了刃磨工艺试验。基于PG3B机床的功能结构以及微铣刀刃磨工艺特点，研究了金刚石砂轮粒度、刀具的刃磨压力、主轴转速、单向运动行程、往复运动周期及离回转轴心距离等因素对切削刃钝圆半径和刃磨表面粗糙度的影响，以此实现了刃磨工艺参数的优化组合。之后，设计了几种单刃金刚石微铣刀的刀头形式，通过激光切割技术在刀柄端部打孔后，采用真空钎焊技术将单晶金刚石毛坯固定在刀柄上，然后在PG3B机床上用陶瓷基金刚石砂轮实现锥形刃磨以减小铣刀端刃回转半径，最后用金属基金刚石砂轮刃磨出了0.8mm的单刃金刚石微铣刀，由此建立了一套完整的单刃金刚石微铣刀制造工艺。最后，采用0.8mm的单刃金刚石微铣刀进行了凹槽微铣削试验，并与硬质合金微铣刀进行了铣削质量对比。试验发现单刃金刚石微铣刀加工的凹槽，整体刀痕较浅，槽底加工面的表面粗糙度优于硬质合金微铣刀加工的表面粗糙度。针对微铣削遇到的问题，再次对铣刀头结构进行了优化，刃磨出了0.6mm的单刃金刚石微铣刀，并取得了很好的微铣削效果。