整体叶轮是离心压缩机的核心零部件,模具广泛地应用于工业产品的加工中,两者在结构上都存在典型的型腔结构。型腔加工时材料去除量大,加工效率低。采用插铣工艺可以显著地提高型腔加工效率,但是在进行高效插铣,特别是半刀宽高效插铣时,在顺铣的切入及逆铣的切出位置存在明显的冲击,冲击导致插铣刀具使用寿命大幅度缩短。本文针对该问题,研究了影响切削冲击力的因素及规律,分析了冲击载荷下插铣刀具的失效过程,基于波刃分屑原理设计了缓冲击插铣刀具。具体研究内容如下:首先,分析了插铣加工的切削特点及对切削冲击产生影响的主要因素,据此设计并进行插铣切削实验。采用单一变量法,使用单刃插铣刀具切削40Cr材料,测量插铣切削力,分析切削参数、刀具几何参数对切削冲击的影响规律。研究发现,当径向切深等于刀具半径的半刀宽插铣时冲击最大,全刀宽插铣时冲击最小;切削速度、进给量、插铣步距的增大都使切削冲击力增大,但影响程度不同,进给量影响最大、插铣步距次之、切削速度的影响最小;刀具主偏角在93°到96°、刃倾角在5°左右时,切削冲击最小。其次,研究不同的插铣工艺方法切削40Cr合金钢和FV520B不锈钢丝时刀具的失效过程及刀具的使用寿命。通过实验发现,插铣刀具的失效是由磨损和破损共同作用的结果,失效过程可以分为早期、中期、晚期三个阶段,其中早期和中期主要发生磨损,而后期主要发生破损。插铣40Cr合金钢时,切削温度是影响刀具寿命的主要因素,全刀宽插铣时的刀具寿命最短,半刀宽插铣时应优先采取逆铣的方式。插铣FV520B不锈钢时,冲击问题是影响刀具寿命的主要因素,半刀宽插铣刀具寿命小于全刀宽插铣的刀具寿命,同时半刀宽插铣FV520B时应避免采取逆铣的方式。最后,分析了波形切削刃插铣刀具的切削特点,发现波形切削刃可以使插铣加工的切削厚度增大、切削宽度减小,这有利于减小切削变形、降低切削力和切削温度。采用三刀刃分屑方案设计了波刃插铣刀,并进行切削实验对比波刃插铣刀、分屑槽插铣刀、直刃插铣刀的切削性能,结果发现波刃插铣刀具在切削过程中的切削力比分屑槽插铣刀和直刃插铣刀的切削力显著降低,说明波形切削刃能够有效降低插铣切削力。