天然金刚石刀具是进行金刚石超精密切削加工及相关科研工作的重要工具。研究表明：金刚石刀具纳米级别的刃口锋利度对超精密加工表面质量,特别是表面微观几何形貌有着重要影响,锋利度大小不同,其加工件表面的几何特征和物理化学参数有着较大差异。因此,刃口锋利度是表征金刚石刀具性能的重要技术参数之一。目前,金刚石刀具刃口锋利度测量难点主要有两个方面：一是常规轮廓检测设备无法有效进行刃口轮廓检测；二是圆弧刃金刚石刀具纳米级刃口锋利度的评价理论尚未统一本文在分析圆弧刃金刚石刀具刃口锋利度检测关键技术的基础上,提出了基于原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的全刃口锋利度测量方法,建立了一种新型的测量系统。此系统以AFM为主要测试平台,附加一套精密回转气浮轴系和驱动系统,实现了圆弧刃金刚石刀具在刃口刀尖方向的可控微小进给,在刀具一次装夹的情况下可完成刃口部位的多点扫描,进行间接的全刃口检测。本文分析了测量系统的误差来源,重点阐明了气浮主轴径向回转误差、AFM扫描误差等多个误差源的耦合关系和解耦方法,有效抑制了系统噪声对观测结果的影响。对测量系统的测试表明：所研制气浮主轴的径向回转精度、定位精度和整个系统的静态测量噪声等多项指标基本达到了检测全刃口锋利度的要求。金刚石刀具刃口锋利度现有的评价方法还存在不足,本文对其进行了改进。金刚石刀具刃口截面轮廓由两段直线与一段类圆弧曲线组成,一般认为刃口锋利度由刃口钝圆半径表征。本文应用了基于二次曲率法的截面轮廓特征点的提取办法,分离出前后刀面直线点和待拟合圆弧点,计算结果表明该方法计算简单,寻点快速准确。同时从刀具刃磨的实际工艺出发,提出了成形的理想钝圆圆弧必然与前、后刀面相切的观点,建立了以前、后刀面线与圆弧相切为约束条件的钝圆半径最小二乘法求解模型,该评价模型所得半径值与实际刃口形貌情形更符合。同时本文尝试从分析刀具全刃口锋利度对表面加工质量的影响出发,以局部锋利度表征为基础对刀具全刃口锋利度的评价方法进行了探索研究。最后分析了锋利度评价过程中的误差。在构建的测量系统上进行了金刚石刀具刃口锋利度测量实验：在局部锋利度测量实验中,当锋利度大小为70nm级别时,测量结果的不确定度约为5nm；对某一区域进行多次测量,其计算结果表明检测重复性好；并将计算结果与其他方法进行了对比,表明新的圆弧拟合方法可以更加真实反映刀具刃口的轮廓信息,具有较高精度和可信度。在全刃口锋利度的测量实验中,通过多次测量利用统计学方法进行了全刃口锋利度参数表征,所得结果在一定意义上可反映刀具的锋利性能。本文通过理论分析和实验研究,对圆弧刃金刚石刀具全刃口锋利度检测与评价技术进行探索研究,所得到的成果和结论为刀具质量评价提供了参考,为刀具刃磨提供了技术支撑。