镍基高温合金材料具有优良的材料力学特性,被广泛用于制造航空航天发动机和燃气轮机的关键热端零部件。随着我国航空航天、船舶、能源等重大装备制造业的迅猛发展,镍基高温合金零件的需求量不断增加,其加工表面质量的要求逐渐提高。然而,在对镍基高温合金进行常规切削加工时,零件高质高效的加工要求已经无法得到满足,严重制约了该类零件的广泛应用。高速切削加工技术作为一项先进制造技术,具有切削力小、材料去除率高、加工精度高、零件表面质量好等显著优势,为镍基高温合金零件的高质高效加工提供了一种有效手段。然而,镍基高温合金高速切削机理和工艺技术的研究还不是很充分,成为目前镍基高温合金零件制造领域亟需解决的关键问题之一。本文以镍基高温合金材料为研究对象,通过理论分析和试验研究相结合的方法分析切屑形态(锯齿形态和毛边形态)的形成过程及其在不同切削速度下的演变规律,研究切屑形态的变化对切削力及表面粗糙度的影响。在此基础上分析表面粗糙度受不同因素的影响规律,建立镍基高温合金表面粗糙度预测模型,并对切削参数进行工艺优化,实现对镍基高温合金高质高效加工的探索,为提升热端零部件的表面质量及生产效率提供一定的参考。本文主要研究内容为：首先,开展高速铣削试验,研究镍基高温合金高速切削下的切屑形态；探讨镍基高温合金发生绝热剪切失稳的临界条件,分析锯齿形切屑的形成过程,并研究切屑自由表面的锯齿形态与切屑底面划痕特征随切削速度的变化而呈现出的演变规律；此外,分析切屑毛边的形成过程与特点,研究该形态的几何特征在不同切削速度下的变化规律,并基于切屑毛边形态的变化探讨其对切削力的影响。其次,针对镍基高温合金的材料特性,分析其表面粗糙度的形成原理,建立表面粗糙度Ra值的理论计算表达式；研究已加工表面不同位置处的表面形貌,为本文已加工表面的表面粗糙度评价奠定基础；探索切屑毛边形态演变对表面粗糙度的影响,为控制切屑形态、提高表面质量提供试验依据；通过工艺试验研究不同切削用量和切削介质对表面粗糙度的影响规律。最后,基于响应曲面法建立了镍基高温合金高速铣削下的表面粗糙度预测模型,对模型进行显著性和拟合度检验,并验证预测模型精度；分析了切削速度、每齿进给量、轴向切深三个切削用量的交互作用对表面粗糙度的影响规律,以材料去除率和表面粗糙度为目标,对切削参数进行工艺优化,优化结果对实际生产加工具有一定的参考价值。