镍基单晶高温合金作为新一代航空材料,相对于传统高温合金在高温条件下强度、塑性及抗热疲劳性能等方面表现更加优异,可应用于先进发动机与燃气轮机生产制造中。在镍基单晶高温合金加工过程中,由于加工条件不同,易引起切削力、切削温度、刀具磨损状态的差异,在切削加工结束后,材料表面粗糙度,加工硬化程度会有很大差异。且由于加工参数不适宜,材料加工后可能产生塑性变形与再结晶等现象,严重影响单晶高温合金的物理性能。本文以镍基单晶高温合金DD5为研究对象,通过实验研究及有限元建模分析相结合的方法,对铣削加工过程中切屑成形过程中切屑形态演变规律、切削力与切削温度变化规律、不同加工条件下工件表面完整性变化规律进行了分析与研究,实现单晶高温合金高效、高质量加工的初步探索。首先通过DD5铣削加工实验所得切屑,分析DD5铣削加工过程中切屑形态随切削速度变化的变化规律,确定DD5高速切削临界切削速度范围。并基于DD5铣削过程有限元模型分析切削区内应力场、应变场、温度场的周期性变化规律。根据片层状结构滑移理论,进行了微裂纹生长形成切屑毛边的形成过程分析。然后对切削力与切削温度进行分析研究。绘制切削力、切削温度随各因素的变化曲线,发现在常规切削阶段,切削热流向受切削速度影响较小,进入高速切削阶段后大量切削热被切屑带走;切削热流向不随每齿进给量变化产生明显变化;切削深度较大时,切削热趋于向切屑集中;刀具前角增大,切削热不断聚集于前刀面;换热系数对切削温度基本没有影响。最后对已加工表面的表面完整性进行分析研究。绘制表面粗糙度、加工硬化程度、毛刺形态随各因素的变化曲线,发现随着切削深度增大,毛刺发生由一次毛刺向二次毛刺的转变特征。基于一次毛刺、二次毛刺成形有限元模型,确定了一次毛刺是由弯折后部分未断裂切屑残余在表面上所形成,二次毛刺是由切屑与工件连接区被拉长所形成。