核级不锈钢是核电装备的主体材料,因良好的核能性、力学性能、化学性能、物理性能、辐照性能、工艺性能和经济性能被广泛应用于核电包壳材料、管道、阀门、隔板等大型结构件。核电关键零部件的服役环境极其恶劣,通常是处于高温、高压、强腐蚀、强辐照等复杂环境下,要保证核电关键零部件表面高质量、高安全性和超长服役周期的要求。核级不锈钢在高速切削过程中因切削温度高、表面硬化、残余应力分布不均等现象导致零件在复杂服役环境下表面开裂、蠕变膨胀、耐腐蚀性能降低等问题。因此,开展核级不锈钢高速铣削加工的切削参数对铣削力与表面创成的影响研究,对提高核级不锈钢零部件的服役性能、使用性能指标,改善工件表面质量具有十分重要的意义。基于高速切削理论,应用TiAlN和TiAlSiN两种涂层立铣刀对核级不锈钢进行了平面顺铣正交加工实验,并对核级不锈钢已加工表面粗糙度、显微组织、显微硬度、表面加工纹理、残余应力进行系统研究,揭示核级不锈钢表面创成的机理,主要研究内容如下:(1)根据田口法设计高速铣削正交实验,分析对比TiAl N和TiAlSiN两种不同涂层对铣削力的影响,经极差、方差、回归等数学方法分析,建立了表面完整性表征指标关于铣削参数的多元线性回归预测模型。(2)从机理上分析铣削参数与粗糙度、表层显微组织、加工硬化、表面加工纹理以及残余应力的对应关系,揭示了其表面创成机制。(3)探讨了铣削参数对粗糙度、加工硬化、残余应力的主要影响因素,得到了各个表面完整性表征指标所对应的最佳参数组合,归纳总结了使用两种涂层刀具铣削加工核级不锈钢的最佳加工参数区间,为核级不锈钢的高速铣削加工提供了合理化的参考。(4)研究了同一加工参数下,进刀、退刀位置的表面粗糙度的差异性,分析了加工横截面的硬化现象,通过设计夹具体并对其不锈钢零部件的实际高速铣削制造加工,验证了高速铣削加工对表面完整性的有效性。