高速切削是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，是切削加工技术的发展方向，具有广阔的应用前景。高速切削机理是高速切削技术应用和发展的理论基础，对我国制造产业的发展起着举足轻重的指导作用。但是，当前对高速切削理论的研究严重滞后于工程应用，至今尚未形成比较完整的理论体系，这种状况已经严重制约了我国国民经济的快速发展。为此，本文围绕高速切削机理这一关键问题，开展了系统的研究。通过建立高速切削实验模拟平台，研究了1045钢和TiAl6V4的切屑形貌和微观组织结构随切削速度的变化规律，发现周期性的绝热剪切是锯齿状切屑形成的根本原因。主剪切区材料在物质对流和刀-屑压应力耦合作用下的变形稳定性分析表明，切屑由连续状向锯齿状的转变不仅受主剪切区材料的应变硬化和热软化控制，还与工件材料的热扩散、粘性扩散、弹性卸载以及物质对流作用相关，并且后者对锯齿状切屑的形成起到一定的抑制作用。切屑自由表面形貌观测结果显示，锯齿状切屑的锯齿间距会随着剪切带的演化而增大。基于动量扩散理论建立了锯齿状切屑形成过程中的剪切带演化模型，并通过数值计算将剪切带演化程度与切削速度相关联，从而能在很广的切削速度范围内实现对锯齿间距的预测。TiAl6V4的高速切削动态模拟结果表明，刀-屑接触温度和工件加工表面温度随切削速度的变化规律截然不同。另外，随着切削厚度的减小，切削比能呈现出非线性增加的趋势，而模拟结果显示工件材料的热软化作用是造成这种“尺寸效应”的重要原因。基于滑移线场理论建立了压力敏感材料的正交切削模型，得到了压力敏感材料切削过程中的剪切角、切削力以及切屑厚度的显示表达式，发现压力敏感效应会使工件材料更加难于切削。