高能效铣刀因具有低能耗、低刀具损耗率和高效率的特性而受到国内外广泛关注，并且由于开发各类高能效铣刀普遍采用轻量化设计，因而研究和控制刀具损伤对于高能效铣刀的开发具有十分重要的意义。　　铣刀宏观损伤起源于原子间键合力消散所导致的介观尺度上的微损伤，因而具有隐蔽性和突发性。由于铣刀宏介观结构，载荷和性能之间没有简单、直接的联系，识别损伤形成过程存在困难。　　为此，在国家自然科学基金项目“高能效铣刀波动力学损伤机理及其多尺度协同设计方法”(51375124)的支持下，提取铣刀损伤样本，研究其组件损伤行为及其特征，通过铣刀组件单向微损伤分析，分别分析铣刀各种应力作用下损伤的类型及其形成机理。通过分析可知，铣刀组件损伤的形成过程具有显著的跨尺度特性，确定铣刀组件损伤研究尺度。　　采用MAAD方法，实现铣刀切削力、离心力以及预紧力的跨尺度传递。依据铣刀组件材料元素含量及其原子结合方式，建立铣刀组件超晶胞模型;利用最低能量理论，对超晶胞模型进行优化，使其达到稳定状态;采用高温驰豫法和快速冷凝法，提高超晶胞模型的力学性能，使其达到经调质处理后的铣刀组件的力学性能。　　进行分子动力学仿真，揭示铣刀组件超晶胞变形、局部性破坏和整体破坏过程中，铣刀超晶胞结构的演变特性，分析超晶胞空位团的萌生、长大和聚合。根据铣刀组件超晶胞的应变，采用德布拉数表征介观损伤的成核和扩展阶段，分析介观损伤跨尺度演变的耦合和竞争关系。据此，揭示铣刀组件损伤的本征及非本征特性，并提出其介观损伤识别方法。　　结合铣刀组件损伤的本征及非本征特性，进行仿真实验设计，分析铣刀组件损伤对宏观切削参数和结构参数的响应。最后，基于公理设计和灰色关联，在保证铣刀切削效率的前提下提出高能效铣刀的设计方法。