镍合金具有良好的热力学性能、高强度、高硬度等优点,广泛应用于高温零部件的制造。目前对镍合金的加工多采用传统的机械加工,难以实现高质高效加工。超声辅助加工技术是在普通机械加工的基础上,对刀具或工件施加超声频振动,实现了高频断续切削,具有降低宏观切削力、改善加工环境、提高表面质量等优点,多应用于硬脆材料的加工。以往大多数超声辅助切削技术都是针对工件施加超声频单向振动,而针对刀具施加轴向超声频振动的研究相对较少。因此,本文以镍基高温合金材料为研究对象,结合仿真软件来模拟超声振动辅助铣削过程,开展轴向超声振动辅助铣削实验,分析超声振动辅助作用对铣削力以及表面完整性的影响。主要工作如下:（1）针对超声振动特性分析超声振动加工的工作原理,对刀具运动学分析后,比较普通铣削和超声振动铣削刀具的不同运动轨迹,并根据切削原理建立超声振动辅助铣削力模型。从理论上介绍了有限元分析的关键模型,运用仿真分析软件对轴向超声辅助铣削加工过程开展模拟分析。简化铣削过程建立了三维切削模型,设计单因素和多因素正交仿真切削实验,研究铣削力与超声振动振幅、频率的关系,并确定超声振动辅助降低铣削力的原因。（2）以镍基高温合金为工件材料,设计普通铣削和超声振动辅助铣削关于铣削力的对比实验。设置不同铣削参数,开展单因素实验,分别研究了超声振动作用下的不同铣削参数对铣削力的影响规律。设计多因素正交实验,利用数学上多元线性回归分析的方法,构建铣削力经验公式指数模型,并用具体实验验证了铣削力预测模型的准确性和可靠性。对铣削合力和分力极差分析,确定对其产生影响最大的铣削工艺参数。（3）分别研究了铣削力和表面粗糙度以及铣削力和材料去除率之间的相关性。基于相应的铣削参数和实验结果,运用定性分析和皮尔逊相关系数定量分析的方法,分别分析了铣削力和表面粗糙度以及铣削力和材料去除率之间的相关性。（4）借助白光干涉仪、显微硬度计,开展了超声振动辅助铣削实验。以线粗糙度表征参数、面粗糙度表征参数和表面显微硬度作为评估对象,研究超声振动辅助对表面完整性的影响规律。对实验结果极差分析后,确定各个超声振动辅助铣削加工参数对其表面完整性的影响。为了获得最优的铣削力、表面粗糙度和显微硬度,根据多目标加工参数优化法对实验结果进行优化后,能够获得理想的工艺参数,并通过实验验证了优选目标区间的可行性。