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镍基高温合金具有优异的热强性能和热稳定性，已成为航空航天等战略性产业的重要结构材料，但其切削加工性极差，属最难加工的材料之一。随着我国航空航天领域迅猛发展对高温合金的需求不断增加，镍基高温合金广泛的市场需求与目前落后的切削加工工艺间的矛盾日益突显。运用高速切削技术和采用性能优异的新材料刀具是解决难加工材料切削加工问题的重要途径之一。硬度高、化学稳定性好的聚晶立方氮化硼（PCBN）新型刀具加工镍基高温合金等难加工材料具有优越性能，但目前因其价格昂贵而尚未普遍应用。为了加快提升镍基高温合金的加工效率和经济性，本文综合运用金属切削原理、有限元仿真技术、试验设计与研究、数值分析等理论和技术手段，采用PCBN刀具针对镍基高温合金GH4169的高速车削过程展开了研究，探索了切削参数、刀具几何参数对切削性能的影响，具体研究内容如下：1)切削力预测模型研究。基于正交试验法，采用PCBN刀具对镍基高温合金GH4169进行了高速车削试验；通过极差分析、方差分析等方法探索切削参数对切削力的影响规律；基于最小二乘估计对试验结果进行多元线性回归，建立了切削力的经验公式预测模型，利用显著性检验验证了模型的正确性。2)表面度粗糙度研究。首先通过正交试验，确定PCBN刀具高速车削镍基高温合金GH4169时表面粗糙度随切削参数变化的基本规律；然后基于响应曲面法进一步分析，建立了二阶响应预测模型；利用响应曲面对切削参数因素及交互作用对表面粗糙度的影响进行分析；基于响应曲面模型，提出了一种引入材料去除率的切削参数优选方法。3)切削参数仿真研究。根据试验研究，基于Deform-3D建立PCBN刀具高速车削镍基高温合金GH4169三维仿真有限元模型；对切削过程进行了仿真模拟，以切削力为指标验证了模型的正确性；采用单因素试验法对切削参数对切削力、切削温度的影响进行仿真分析，同时还对GH4169高速切削过程的应力场分布进行了研究。4)刀具几何参数仿真研究。基于Deform-2D对镍基高温合金高速切削中PCBN刀具的几何参数对切削性能的影响进行仿真分析；探究刀具前角、刀尖圆弧半径的变化对等效应力分布、切削力、切削温度、剪切角的影响规律。综上，本文的研究为完善PCBN刀具高速切削镍基高温合金加工机理和工艺理论体系奠定扎实理论基础，同时加快了PCBN等新型刀具的应用拓展和镍基高温合金等难加工材料的加工水平提升。