航空用300M超高强度钢(40CrNi2Si2MoVA)是具备优异综合力学性能(高强、高韧等)的起落架用钢,作为典型的航空难加工材料,其含有大量Ni元素(1.65%-2.0%),在提高材料刚度和硬度(52HRC)的同时,降低了材料的导热系数(21.6 W/(m·℃))。在实际切削加工过程的复杂热-力耦合应力场作用下,导致300M超高强度钢已加工表面完整性难以得到有效控制。起落架等航空零部件的特殊用途决定了对Ra等表面完整性指标要求较高,飞机起落架复杂的服役环境,使其任何一个表面缺陷都能引发安全事故,已加工表面完整性的卓越性是实现飞机起落架优异安全性能的重要保障。针对300M超高强度钢的力学特性、高速铣削工艺与优化进行深入研究:首先,利用SHPB试验装置探究300M超高强度钢的动态力学性能,探究300M超高强度钢对流动应力与试验温度等因素的敏感性,并对其高温SHPB试样进行塑性变形行为分析;利用静、动态压缩试验数据确定300M超高强度钢的J-C本构方程参数,并基于正交切削试验数据与优化算法优化本构模型参数,获取适用于实际高应变率铣削加工的J-C本构方程,基于J-C本构方程对300M超高强度钢铣削加工过程进行数值模拟验证,其仿真精度得到极大改善。其次,设计正交和单因素试验,利用铣削加工与有限元仿真两种研究方式探究了300M超高强度钢在不同铣削用量下的切削力变化规律,基于Oxley解析加工预测理论对试验所用株洲钻石FMR01-040-XP32-RC12-03型刀具进行建模研究,并对其进行铣削力仿真运算;设计Box-Behnken响应面铣削温度试验分析其变化规律;基于铣削加工试验数据创建并检验了300M超高强度钢的切削力、切削温度回归模型。此外,借助超景深显微镜与能谱仪分析了株洲钻石、山高、住友等不同品牌与型号的硬质合金刀具铣削加工300M超高强度钢时的磨损形态与磨损机理,并探究了不同磨损阶段与状态下对铣削过程物理量(切削力、切削温度等)的影响;以表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和金相组织作为表面完整性的评判指标,设计单因素和正交试验研究300M超高强度钢在不同铣削工艺条件下的表面完整性。最后,基于300M超高强度钢铣削加工试验数据,建立了切削力与表面粗糙度的GABP神经网络模型,对比检验不同模型的预测精度;为实现300M超高强度钢的高效、高质量铣削加工,以表面完整性(表面粗糙度)和加工效率(材料去除率)为优化目标,通过多目标粒子群优化算法优化铣削加工工艺,获取了适用于实际切削加工条件下的切削参数组合,经试验验证其表面完整性得到显著改善。