微铣刀的设计是微细铣削的关键技术之一。本文针对现有PCD微铣刀刀头强度不足的问题，应用有限元和试验结合的方法，开展了微细铣削力、微细铣削毛刺及微铣刀结构强度研究，围绕PCD微铣刀主切削刃前角选择，优化了PCD微铣刀结构。1.分析了简单多面体结构的微铣刀的结构特点，指出现有PCD微铣刀刀头强度存在的问题，并提出了PCD微铣刀的结构优化的思路。2.利用有限元方法研究微细铣削力、微细铣削毛刺及刀头强度，结果表明主切削刃采用小的负前角结构（-10°左右），可有效提高刀头的强度，并可避免铣削力的显著增加和铣削毛刺的恶化。3.设计开发了基于并联结构的高频响三维动态微细铣削测力系统，并完成了基于LabVIEW的信号采集和处理软件的开发，为微铣刀优化设计的铣削力试验验证提供了必要测试装置。4.开展微细铣削试验研究，表明过大的主切削刃负前角会明显增大铣削力，合理的小的负前角并不会导致铣削力的显著增加，且过大的主切削刃负前角结构会带来铣削毛刺的恶化，验证了微铣刀优化设计的合理性。