镍基高温合金具有优良的机械性能被广泛应用到航空发动机、燃气轮机等零部件,但作为典型难加工材料,其在切削加工中产生的切削热易导致工件表面烧伤、刀具磨损等现象。为此降低工件的切削温度,提高加工表面质量至关重要。传统冷却方式普遍采用外部浇注大量切削液来进行冷却,切削液的大量使用容易造成切削成本过高,环境污染严重等不良影响,而微量润滑(MQL,Minimum Quantity Lubrication)结合了干切削与外部浇注切削的优点将切削液用量大幅度降低,减少加工成本和对环境的污染,同时与干切削相比引入了冷却润滑介质使得冷却润滑条件大大改善,有利于提高加工效率。微量润滑系统分为内置式和外置式两种,内置式系统由于价格昂贵市场普及率不高,外置式系统喷嘴所喷出的切削液由于切削温度较高产生切削液蒸汽膜,不利于切削液更好的渗透到切削区域,因此本文提出一种内冷刀具与微量润滑技术相结合,使切削介质准确喷射到刀具切削刃上,提高加工表面质量同时也符合绿色制造的加工理念,有利于制造业的可持续发展。本文通过搭建内冷刀具微量润滑切削试验平台,通过理论计算、数值模拟和加工试验、测试分析等方法开展切削镍基高温合金切削参数优化研究,具体研究内容如下:首先,对微量润滑加工中切削液冷却润滑及渗透机理进行理论分析,建立微量润滑切削热源模型,计算不同冷却方式下的传热系数和摩擦系数。其次,基于AdvanteEdge Fem软件建立二维切削有限元模型,研究不同冷却条件对切削力、切削温度、Mises应力和切屑形成过程的影响规律。然后,采用基于Sialon陶瓷刀片的内冷刀具开展镍基高温合金GH4169的车削试验,研究不同冷却条件和切削参数对切削力、切削温度、表面粗糙度、切屑形貌及已加工工件表面形貌的影响规律。建立了切削力经验预测模型。最后,通过析因分析和中心复合设计(CCD)相结合的试验设计方案,筛选出在微量润滑冷却条件下切削对表面粗糙度的主要因子:切削速度、进给量、切削液流量以及切削深度,通过四因素四水平的中心复合设计得到表面粗糙度的预测模型,以及各影响因子对其影响规律,多响应变量下的最优取值范围和最优参数组合,并通过验证试验验证其合理有效性,为选取合理的切削参数,提高加工效率提供了技术支持。