镍基高温合金以其在高温条件下优异的性能,被广泛应用于航空航天等领域。但它在切削加工过程中切削力大、切削温度高,从而导致加工效率低、工件表面质量差、加工成本高。陶瓷刀具以其硬度高、抗氧化性好等特性,在镍基高温合金等难加工材料加工领域具有明显优势,其中自润滑陶瓷刀具作为新型绿色切削刀具,为镍基高温合金绿色高效加工提供了新的技术方法。本文通过设计正交实验,制备了添加纳米固体润滑剂Ca F₂的Al₂O₃/TiC/Ca F₂自润滑陶瓷刀具,并对其高速铣削镍基高温合金Inconel 718的表面完整性进行了研究。选取表面粗糙度、变质层和加工硬化、表面残余应力作为表面完整性的表征参数,研究了切削参数对上述表面完整性表征参数的影响以及添加纳米固体润滑剂对表面完整性表征参数的影响机制。与Al₂O₃/TiC陶瓷刀具相比,采用添加纳米固体润滑剂Ca F₂的Al₂O₃/TiC/Ca F₂自润滑陶瓷刀具加工镍基高温合金Inconel 718具有较好的表面完整性。切削实验结果表明,该自润滑陶瓷刀具加工镍基高温合金Inconel 718的表面粗糙度平均下降了25.1%、已加工表面变质层厚度平均降低了14.3%、加工硬化深度降低了13.7%,加工硬化程度降低了2.2%、径向残余压应力降低了11.8%,切向残余应力提高了6.2%。在用两种刀具进行切削过程中发现,与Al₂O₃/TiC陶瓷刀具相比,Al₂O₃/TiC/Ca F₂自润滑陶瓷刀具在切削过程中具有较小的切削力和较低的切削温度。对其结果进行极差分析发现,两种陶瓷刀具切削参数对切削力和切削温度的影响顺序为:切削速度>切削深度>每齿进给量。Al₂O₃/TiC/Ca F₂自润滑陶瓷刀具在切削过程中切削力较Al₂O₃/TiC陶瓷刀具低,其中径向铣削力F_x平均降低了36.2%、切向铣削力F_y平均降低了37.2%、轴向铣削力F_z平均降低了30.3%、切削合力F平均降低了37.8%,切削温度平均降低了25%。分析已加工表面和对切屑的EDS元素分析发现,纳米固体润滑剂Ca F₂在刀具与工件之间形成均匀润滑膜,使得摩擦系数减小,降低了切削力和切削热。一方面,更低的切削力降低了工件表面塑性变形,更低的温度有助于弱化切削热造成的加工软化,降低了变质层厚度和加工硬化现象,切削温度的降低也抑制了表面残余拉应力的生成,获得对工件有利的残余压应力;另一方面,均匀润滑膜的形成有利于减少已加工表面的材料残留,形成平滑的刀痕,降低了表面粗糙度,从而提升已加工表面的表面完整性。