随着高速机床、高速刀具在航空、航天、汽车、模具等行业的广泛应用，高速切削加工技术己成为衡量一个国家先进制造技术水平的重要标志之一。而刀具是实现高速切削的关键因素。切削过程中刀具会因切削力的变化、切削中的冲击振动、热力耦合场影响等因素而发生破损。本文针对高速切削中的整体硬质合金立铣刀，首先建立侧刃的切削力模型，并综合考虑横刃的影响，得到合理的切削合力模型，为进一步研究刀具的应力场奠定了基础；其次，建立铣刀的实体模型及有限元模型，以正应力和切应力的加载方式对其进行了应力场分析，由刀具破损实验与有限元仿真的对比分析可知，此加载方法是可行的；再次，通过实验测量不同切削条件下的切削力，分析不同切削参数对切削力的影响规律，得到影响切削力的主次因素，并将切削力模型、有限元仿真与实验数据进行了对比分析；最后用扫描电镜对立铣刀的破损形貌进行观测，重点分析了涂层剥落、刀尖破损和粘结磨损的相关机理。首先，建立平底铣刀的切削力模型。将立铣刀沿轴向进行离散化处理并求出微元的切削力，运用数值积分方法计算出铣刀侧刃的合力；再运用直角切削理论模型建立横刃的切削力；最后将侧刃和横刃的切削力合成为总的切削力。经部分实验验证，该切削力模型能较好地预测铣削力。利用所建切削力模型对动态切削力进行了预测并进行了切削力验证实验。其次，进行平底铣刀实体建模与有限元分析。利用实测的横截面数据，建立铣刀的实体模型；将其导入ANSYS划分网格、设定边界条件及施加载荷，最后进行有限元分析。结果表明：最大应力位于铣刀的主后刀面上，而不是刀尖点与横刃，进一步揭示了立铣刀局部区域破损的原因。对实验中刀具的破损状况进行扫描电镜的观测，指出涂层剥落、刀尖破损和粘结磨损的主要原因。最后采用正交试验方案对切削力进行测量，分析了切削因素对切削力的影响规律。运用方差分析法和极差法对切削力的实验结果进行分析与对比，两者结果一致，即切削深度对切削力的影响最大，其次是切削速度和径向铣削宽度，而影响最小的是每齿进给量。分析切削力随四个切削参数的变化规律。