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镍基高温合金GH4169是典型的难加工材料,切削加工中材料的塑性变形引起的塑性侧流现象对已加工表面粗糙度、刀具使用性能及寿命等都有较大影响,PCBN作为一种超硬刀具在加工高温合金方面具有较大潜能,因此通过研究切削参数及PCBN刀具几何参数对加工高温合金产生的影响,对推进PCBN刀具的应用具有重要的意义,本文通过PCBN刀具直角自由切削镍基高温合金GH4169,探究切削参数、PCBN负倒棱角度和切屑形成及其影响因素对切削力及表面粗糙度的影响规律。首先,进行PCBN刀具直角切削镍基高温合金GH4169试验,通过几何参数刀具单因素试验分析出负倒棱角度影响切削力的变化关系。根据正交试验利用极差、方差分析获取切削参数对切削力的影响规律,基于试验结果进行多元线性回归分析,建立切削力经验预测模型。其次,重点对切削过程中切屑侧流现象进行研究,分析切屑侧流的影响因素及切屑侧流的产生对刀具磨损的影响,研究发现:切屑宽度增加与进给量及负倒棱角度增加成正比,与切削速度增加成反比,切屑宽度增加越多,切屑侧流也就越明显,毛刺尺寸也就越大。探究切削参数对切屑宏观形态和切屑微观形态(切屑厚度、齿高和齿间角)的影响规律。然后,根据单因素试验的数据结果,建立表面粗糙度的二阶响应曲面预测模型,对切削参数因素及交互作用进行响应曲面分析,根据试验数据验证了系统预测的误差在9%以内,具有一定的精度,以表面粗糙度为加工目标,进行加工工艺优化,来实现提高运行效率、降低生产成本的目的。最后,利用Third Wave Advant Edge有限元仿真软件,对镍基高温合金GH4169切削过程微观塑性变形进行仿真,分析负倒棱角度、切削参数变化对切削温度、切屑形态、等效应力及剪切角的影响规律,并通过塑性应变速率等指标反映材料金属在切削中塑性侧流现象。