镍基高温合金具有优良的高温强度、热稳定性和抗热疲劳性,广泛应用于航空、航天和船舶工业。然而,镍基高温合金铣削性能较差,加工过程中在刀-屑接触面上产生大量的热量,易使工件产生表面烧伤和裂纹,降低了加工表面完整性。传统浇注冷却条件下切削液的流速和压力较低、换热能力较差,且难以准确渗入刀-屑接触面对铣削热量进行有效疏导,限制了加工质量与效率。因此,探索铣削时的高效换热技术,强化切削液的换热效率,对提高镍基高温合金的铣削效率和表面质量具有重要意义。定向内冷却技术将切削液通过刀具内部流道的喷口由内向外喷射至铣削区域。由于切削液喷口与刀具的相对位置保持不变,刀具高速旋转时切削液射流可定向且连续的喷射至刀-屑接触面,避免了刀具运动和工件形状对切削液换热的不利影响;且由于刀具喷口尺寸较小,相同流量下切削液的喷射速度较大,可产生更好的冷却、润滑与冲刷效果。本文采用数值模拟与实验方法开展了定向内冷却铣削镍基高温合金研究,并基于零件抗疲劳性能对铣削工艺进行优选。全文的主要研究内容如下:(1)建立定向内冷却铣削时切削液的流体域模型,研究供液压力和刀具转速对切削液喷射速度和喷射压力的影响规律;(2)根据流场仿真结果计算定向内冷却铣削时切削液的传热系数,建立定向内冷却铣削GH4169高温合金的有限元模型,探究切削速度、背吃刀量、进给量和供液压力对铣削温度、铣削应力及铣削力的影响;(3)搭建实验平台,开展定向内冷却铣削GH4169高温合金实验,研究工艺参数和冷却方式对铣削温度、表面粗糙度、表面残余应力和表面微观形貌的影响规律,并对有限元仿真结果进行验证;(4)采用中心复合设计试验方案,以表面粗糙度和表面残余应力为目标开展定向内冷却铣削GH4169高温合金工艺优化研究,建立表面粗糙度与表面残余应力的预测模型,对铣削参数进行优选并进行实验验证,以提高镍基高温合金零件的使用性能和疲劳寿命。