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镍基高温合金具有强度高、耐热、耐腐蚀等优异性能，日益成为航空航天领域的重要材料，其材料零件工作环境恶劣，工作中承受复杂的交变应力载荷及热载荷，针对它们易产生疲劳破坏等问题，提出采用预应力切削加工方法。预应力切削加工方法能在切削过程中将残余应力控制在一定范围内，并且加工表面无额外的加工硬化现象，有利于提高零部件的承载能力，也是其他残余应力调整方法难以实现的。本文以镍基高温合金轴件作为研究对象，采用有限元数值模拟和实验研究相结合的方法，对镍基高温合金的预应力切削加工过程、表面残余应力及刀具磨损形貌进行了研究，主要工作如下：1、总结了预应力切削、镍基高温合金切削加工和刀具磨损及切削过程中有限元模拟的国内外研究概况。2、回顾了有限元数值模拟的相关理论，阐述了切削模拟中的关键技术，采用ABAQUS/Explicit和ADVANTEDGE软件分别建立了二维有限元切削模型，模拟了切削过程中工件的Mises应力、等效塑性应变和切削温度的分布特征，建立了ABAQUS中预应力切削镍基高温合金的材料模型。3、基于Usui′s磨损率模型，采用Python语言对ABAQUS后处理部分进行二次开发，编写了切削过程中刀具磨损量的计算程序，模拟了镍基高温合金加工过程中刀具磨损的变化情况。4、建立了预应力切削加工的三维有限元模型，模拟了镍基高温合金轴件预应力切削过程，对比分析了预应力对Mises应力、切屑形态、切削温度和等效塑性应变的影响；探讨了S11、S22和S33在不同预应力状态下的分布规律；研究了预应力、切削参数和刀具材料对切削力的影响。5、在CA6140车床上对镍基高温合金进行了预应力切削实验，分析了刀具表面的磨损特征与形貌，得到了切削速度、背吃刀量、刀具材料和预应力大小对刀具后刀面磨损的影响规律，并与模拟结果进行了对比分析，验证了有限元模型的正确性。6、总结了本文的主要研究内容与不足，并对下一步研究工作进行了展望。