制造业关系到一个国家国民经济的基础,对先进基础工艺的掌握程度体现了一个国家的制造业水平。插铣工艺作为一种具有效率优势的加工工艺,在以不锈钢、钛合金和高温合金为常用材料的整体叶轮、整体叶盘的加工领域有很大的应用潜力,此外,插铣工艺在模具加工等需要高效去除大量材料的场合也有很高的应用价值。目前因缺乏高性能、低成本、标准化的插铣刀具等因素,插铣工艺并未得到广泛应用,本文针对上述问题提出了将分屑原理这一提升刀具性能的有效手段应用于插铣刀具设计的思想。通过对多种可实现分屑的刀具结构的分析,筛选出多切削刃组合的错位分屑原理和波形刃分屑原理两种适用于插铣刀具的刀具结构设计方案,建立了描述两种分屑插铣刀具的许用每齿进给量与刀具几何参数之间关系的数学模型,该模型在刀具设计和使用过程中具有重要参考价值。根据插铣刀具的应用场合、刀具受力特点等因素,选用高强度合金钢42CrMo作为刀体材料,刀片选用符合国际标准的带有PVD涂层的硬质合金可转位刀片。插铣刀具的结构被设计为机夹可转位式,刀具角度的合理设置范围得到了简单分析。结合设计的插铣刀具刀体的结构特点,设计其加工工艺并进行持续优化,合格的插铣刀具最终被制造出来。基于以几何参数相同的普通插铣刀具为对照的大量切削实验,通过分析切削力、切削振动和刀具磨损情况可以证明:错位分屑原理的应用可降低刀具施加到工件上的切削力,显著提升刀具寿命,错位分屑刀具产生的切削力小的特点能够弥补其当量齿数少的劣势,即错位分屑刀具引起的切削振动水平相对于普通刀具没有明显升高;波形刃分屑原理的应用可以显著降低切削力,对于提升刀具性能具有较大作用,但因时间和精力有限,波形刃分屑原理的应用对切削振动和刀具耐用度的影响将在今后的研究中进行分析。整体叶轮的流道属于深槽类结构,粗加工过程需要去除大量材料,而且整体叶轮的选材均为不锈钢和钛合金等难加工材料,加工难度大,加工周期长。基于错位分屑原理的插铣刀具在整体叶轮流道粗加工现场进行了测试,取得了良好的效果。