近年来,我国航空航天事业快速发展,对零件材料性能提出了更高的要求。镍基高温合金具有良好的抗疲劳、抗氧化、耐腐蚀性等特点,广泛的应用于各种恶劣的环境,成为热门零件加工使用材料,但其在加工过程中热导性能差、加工硬化严重、加工效率低、刀具磨损严重,是一种典型的难加工材料。高速切削技术在加工过程中具有切削力小、切削温度低等特点,可以很好解决难加工材料问题。加工完成后工件表面质量对零件的工作性能和服役时长有很大影响,已加工表面残余应力作为其中重要组成部分,对工件抗疲劳强度和几何尺寸的稳定性有重要作用,因此需要对已加工表面残余应力和机械性能进行研究。本文以镍基高温合金GH4169为研究对象,在直角切削过程中假设刀尖始终锋利,基于切削基本理论和材料J-C本构方程建立切屑成形力模型,考虑刀尖圆弧半径依据Waldorf滑移线理论建立犁削力模型;利用镜像热源法探究切削过程中工件的温度,考虑第一变形区剪切面剪切热源和后刀面摩擦热源建立切削温度模型;依据赫兹接触理论计算工件内部应力场,基于弹塑性力学加载、卸载以及应力应变释放建立残余应力预测模型。设计单因素高速切削实验,测量切削过程中切削力和切削温度,将实验结果与预测的结果进行比较,验证所建立模型的准确性。实验结果表明:随着切削速度的增大,切削力逐渐减小;随着进给量的增大,切削力越来越大;随着切削速度和进给量的增大,切削温度越来越高。利用X射线衍射仪测量已加工表面残余应力,并将实验结果与预测模型结果进行对比,分析切削速度和进给量对残余应力的影响。实验结果表明:工件表面为残余拉应力,随着距工件表面距离的增大,残余拉应力迅速转变为残余压应力,残余压应力逐渐增大达到最大值,最后慢慢减小趋向于零。通过白光干涉仪观测切削后的工件表面,分析不同切削参数下工件表面粗糙度、波峰的高度和两波峰之间的距离。为了进一步探究切削后工件表面机械性能,利用UMT摩擦机对切削后的工件进行摩擦实验,设置固定的载荷、转速和温度,导出摩擦实验过程中的摩擦系数,分析摩擦实验后工件表面磨痕的深度、宽度及摩擦副的磨损。实验结果表明:随着切削速度的增加,摩擦后表面摩擦系数呈现出先减小后增大的趋势;随着进给量的增大,摩擦系数越来越大,这主要受切削后工件表面粗糙度的影响。