高速切削技术是先进制造领域的关键性技术。随着切削速度的不断提高,工件材料在第一变形区会发生绝热剪切演化,切屑会从带状切屑转变为绝热剪切带间隔的锯齿形切屑,并最终发生绝热剪切局部化断裂,使相邻锯齿沿绝热剪切带完全断裂分离,这是高速切削的一种必然结果。这种断裂现象虽然有利于提高切削效率和断屑,但难免会引起切削力和切削温度的波动,以及刀具失效等问题。由绝热剪切演化而导致绝热剪切局部化断裂的行为,目前尚缺乏深入的认识和研究。因此,本文以中碳钢、不锈钢和钛合金三种典型金属作为实验材料,对高速切削过程绝热剪切演化后期的绝热剪切局部化断裂行为的特性和力学条件进行了实验和理论上的探索。主要研究内容如下：首先,通过高速午削实验、刀-屑快速分离实验和微观分析实验,研究了高速切削过程绝热剪切局部化断裂的速率相关特性,建立了高速切削过程绝热剪切局部化断裂过程的物理模型。结果表明：材料随切削速度的提高依次经历了绝热剪切发生、形变带、转变带和绝热剪切局部化断裂的绝热剪切演化过程。高速切削过程绝热剪切局部化断裂是第一变形区能量聚集和释放的周期性循环过程,由于第一变形区的力-热分布不均,导致绝热剪切局部化断裂是一种“韧-脆”复合的断裂机制。其次,根据应力波的传播理论,高速切削过程第一变形区的受力和变形特点,建立了热塑性剪切波的传播模型。通过能量方程和最小能量耗散原理,推导了绝热剪切饱和极限和饱和度的表达式,提出了高速切削过程绝热剪切局部化断裂判据,分析了材料特性和变形条件对绝热剪切局部化断裂的影响规律。结果表明：具有较高密度、质量热容和导热系数,以及较大的应变硬化、应变率硬化和热软化效应的材料,在较高的应变、应变率、绝热温升和峰值应力条件下,会促使锯齿形切屑发生绝热剪切局部化断裂。再次,通过分离式霍普金森压杆实验,研究了材料高应变率条件下的动态力学性能,采用Power函数对Johnson-Cook模型的应变率强化项进行了改进,得到了材料的动态本构关系。根据高速车削实验和刀-屑快速分离实验,建立了高速切削过程绝热剪切变形模型和力学模型,并结合材料的动态本构关系,对绝热剪切变形条件和剪切带能量进行了计算,分析了剪切带能量对带内裂纹扩展程度的影响。结果表明：剪切带内的应变和应变率远高于外部硬塑性区域,剪切带内裂纹的扩展程度随着带内能量的聚集而逐渐加剧。最后,根据绝热剪切局部化断裂的饱和极限理论、材料动态本构关系、切削条件与绝热剪切变形条件的耦合关系,提出了高速切削过程绝热剪切局部化断裂临界切削条件的预测模型。对中碳钢、不锈钢和钛合金绝热剪切局部化断裂的临界切削条件,进行了理论预测和实验验证,揭示了切削速度、进给量和刀具前角对绝热剪切局部化断裂发生条件的影响规律,分析了材料特性与绝热剪切局部化断裂敏感性的关系。结果表明：绝热剪切局部化断裂的临界切削速度随刀具前角的减小、进给量的增大而减小。导热性好、应变硬化和应变率强化效应高、对压应力敏感的材料,对绝热剪切局部化断裂的敏感性相对较高。实验验证了绝热剪切局部化断裂饱和极限理论和预测模型的正确性。