镍基高温合金在高温条件下具有优良的热稳定性、抗疲劳强度、高温强度、抗腐蚀性能、抗辐射性能、抗氧化性能,广泛应用于航空航天、核工业等领域。同时,镍基高温合金优异的高温性能也使其成为典型的难加工材料,这种材料切削加工性能极差,切削过程中切削力大,表面质量差,直接导致加工效率低,加工成本高。由于已加工零部件表面质量影响着零部件的疲劳寿命、安全性能,通过有效的表面完整性控制策略可以保证零件更好的可靠性及更长的使用寿命,以满足零部件性能标准。因此,有必要加强对难加工材料已加工零部件表面完整性研究,从而提高难加工材料的切削加工技术水平。基于以上对镍基高温合金的加工现状分析,本文以镍基高温合金Inconel 718为加工对象,针对航空发动机疲劳破坏几乎都集中在零部件表面或亚表面的实际问题,重点研究了切削力、刀具材料、刀片规格、切削工艺参数等影响镍基高温合金Inconel718高效切削表面完整性的关键基础问题。分别研究了切削加工中的刀尖圆弧半径对切削力的影响,并建立了变切削力系数切削力预测模型;表面完整性是加工表面质量的重要评价指标,探究了不同刀具涂层和刀尖圆弧半径对已加工工件表面完整性的影响规律,并优化了切削条件;基于正交分析法分析了切削工艺参数对表面完整性评价指标:残余应力、表面粗糙度、硬化层深度的影响规律,并建立了工艺参数对于表面完整性评价指标的统计回归规律。本文的研究内容主要包括:第一、针对刀尖圆弧半径对切削力影响的问题,通过准确地描述切削过程中未变形切削厚度的变化过程,建立基于动态切削力系数的带刀尖圆弧半径刀片高效加工切削力预测模型。通过切削试验,验证了基于动态切削力系数的切削力预测模型的准确性。第二、研究新型硬质合金刀片切削加工镍基高温合金Inconel 718表面完整性。通过实验研究对比分析不同刀片涂层、刀尖圆弧半径对表面完整性评价指标:残余应力、表面粗糙度、加工硬化的影响规律。同时运用有限元软件对不同工况下产生残余应力的差异性进行分析,采用激光共聚焦显微镜对表面形貌进行观察,利用显微硬度对加工硬化进行详细研究。通过对比分析,优选切削条件,达到改善表面完整性,实现高效加工的目的。第三、基于正交分析法研究切削工艺参数对表面完整性评价指标:残余应力、表面粗糙度、加工硬化层深度的影响规律,判断出了切削三要素对轴向残余应力σx、径向残余应力σy、表面粗糙度Ra和硬化层深度Dh影响的显著性大小。基于回归模型,提出了以切削三要素作为自变量,残余应力、表面粗糙度和硬化层深度分别作为因变量的回归函数关系。通过正交分析,实现切削工艺参数优化,同时建立的回归经验模型为实际加工提供理论指导。