超高强度钢AerMet100具备优异的综合力学性能,是制造舰载机起落架、喷气发动机轴、火箭壳体等重要结构件的先进材料。AerMet100钢属于典型的难加工材料,加工过程中存在刀具寿命低、断屑困难等突出问题。激光辅助铣削是应用于加工难加工材料的一种复合加工技术,通过激光束的热效应使待去除材料受热软化,达到改善材料切削性能的目的。与常规铣削相比,激光辅助铣削在刀具进给的前方增加了激光热源,材料去除机理更加复杂。目前,在激光辅助铣削力、热、刀具磨损及表面完整性（热影响区和残余应力）理论建模方面取得的成果还相当有限。为提高激光辅助铣削的加工效率和加工品质,有必要开展相关的机理探索,为工艺优化提供理论指导。本文围绕上述切削领域的共性问题开展研究,主要内容如下:建立了AerMet100钢激光辅助铣削热影响区解析预测模型。基于运动持续点热源模型及热源温度场叠加的方法,实现了激光加热温度场解析预测。通过AerMet100钢的相变机制分析,将奥氏体转变温度定义为热影响区形成的临界温度。将激光加热引起的稳态温度场与临界温度进行比较,确定了热影响区边界,实现了热影响区宽度和深度的理论预测。采用XRD技术对一系列激光加热表面及激光辅助铣削已加工表面进行物相分析,验证了热影响区模型的有效性。分析了激光功率、进给速度、光斑尺寸和激光入射角对热影响区宽度和深度的影响规律。建立了考虑材料软化的激光辅助铣削切削力解析预测模型。提出了激光加热和塑性变形综合作用下的剪切面温度和剪切流动应力求解方法,考虑了材料软化对切削力系数的影响。基于经典的斜角切削理论及滑移线场理论,考虑了剪切作用产生的剪切力和犁切作用产生的犁切力,实现了激光辅助铣削切削力解析预测。通过不同激光功率和每齿进给量条件下的切削力实验,验证了模型的准确性。分析了激光功率、每齿进给量、激光-刀具偏距、刃口圆弧半径和刀尖圆弧半径对激光辅助铣削切削力的影响规律。建立了考虑多热源综合作用的激光辅助铣削工件温度场解析预测模型。将切削热源离散并简化为瞬时矩形热源,考虑了材料软化对切削热源微元热流密度的影响。基于瞬时矩形热源模型及热源温度场叠加的方法,实现了切削热源引起的工件温升解析预测。将切削热源的温升贡献、激光热源的温升贡献及环境温度进行累加,获得了激光辅助铣削的工件温度。通过不同激光功率、主轴转速和每齿进给量条件下的测温实验,验证了模型的准确性。建立了考虑材料软化的激光辅助铣削残余应力解析预测模型。为应对刀具旋转和断续切削带来的挑战,将铣削历程以单个旋转周期进行分解。考虑了材料软化对切削区域分布载荷的影响,基于滚动/滑动接触理论建立了激光辅助铣削过程的工件应力场模型,基于经典的S-J算法实现了激光辅助铣削残余应力解析预测。为了提高模型的计算效率,提出了假想逆向铣削确定走刀区间的方法。通过不同激光功率条件下的残余应力实验,验证了模型的有效性。分析了激光功率、主轴转速和每齿进给量对激光辅助铣削残余应力的影响规律。探究了AerMet100钢铣削过程的刀具磨损机理及激光辅助工艺对刀具磨损的作用机制。基于常规铣削的刀具磨损实验现象,从局部应力集中的角度揭示了环形刀沟槽磨损的形成机理。提出了应力集中系数指标,建立了考虑应力集中的沟槽磨损预测模型。分析了轴向切深,径向切深和进给速度对沟槽磨损的影响规律。从理论上论述了激光辅助工艺对沟槽磨损的改善作用,并通过激光辅助铣削实验进行了验证。开展了刀具寿命实验,分析了激光辅助工艺对AerMet100钢铣削过程后刀面磨损及刀具寿命的作用机制。