高速切削技術的應用和發展是以高速切削機理為理論基礎的。通過對高速加工中切屑形成機理、切削力、切削熱、刀具磨損、表面質量等技術的研究，也為開發髙速機床、高速加工刀具提供理論指導。高速切削機理的研究主要有以下幾個方面：

1. 高速切削過程和切屑形成機理

對高速切削加工中切屑形成機理、切削過程的動態模型、基本切削參數等反映切削過程原理的研究，有試驗和計算機仿真兩種方法。
試驗表明，一般低硬度和高熱物理性能印C (導熱系數疋、密度P、比熱容C 的乘積）的工件
 材料如鋁合金、低碳鋼和未淬硬的鋼與合金鋼等在很大速度范圍內容易形成連續帶狀切屑，而硬度較高和低熱物理性能印C 的工件材料，如熱處理的鋼與合金鋼、鈦合金等，在很寬切削速度范圍內均形成鋸齒狀切屑，隨切削速度的提高，鋸齒化程度增加，直至形成分離的單元切屑。切削速度對鋸齒狀切屑的作用，一方面是切削速度提高，應變速度加大，導致脆性增加；另一方面切削速度提髙，又會引起切屑溫度增加，導致脆性減小。因此，提高切削速度對形成鋸齒狀切屑傾向具有綜合的作用。

2. 高速加工基本規律的研究

 切削力學理論分析表明，切削時切削力與工件的剪切強度、切削面積、刀具前角、后刀面與工件的摩擦系數以及剪切角有關，而剪切強度和摩擦系數直接受切削溫度，也即受切削速度的影響，剪切角則與切削速度相關。因此，切削速度直接影響切削力的大小。在高速切削范圍內隨切削速度增加，切削溫度降低，摩擦系數減小，剪切角增大，切削力降低。切削時產生的熱量主要流入刀具、工件和被切屑帶走。隨切削速度的提高，切屑帶走的熱量增加。因此，高速切削范圍內，隨切削速度提高，切削溫度開始升高很快，但當切削速度達到一定后，因切屑帶走的熱量隨切屑深度提高而增加，切削溫度上升緩慢.直至很少有變化。高速切削時，刀具的損壞形式主要是磨損和破損，磨損的機理主要是黏結磨損和化學磨損(氧化、擴散、溶解）。金剛石、立方氮化硼和陶瓷刀具高速斷續切削高硬材料時，常發生崩刃、剝落和碎斷形式的破損。髙速切削時，對以磨損為主損壞的刀具可以按磨鈍標準，根據刀具磨損壽命與切削用量和切削條件之間的關系確定刀具磨損壽命。對于以破損為主損壞的刀具，則按刀具破損壽命分布規律，確定刀具破損壽命與切削用量和切削條件之間的關系。

3. 各種材料的高速切削加工性研究

鋁合金具有極好的切削加工性，可采用很高的切削速度（1 000?4 000 m/min，有時高達5 000?7 500 m/min)和進給速度，可以是銑削，也可以是車削、鏜削、鉆削等加工方式。選用的刀具材料主要是P C D 、涂層硬質合金或超細晶粒硬質合金，一般不選用陶瓷刀具。隨著鋁合金中硅含量的增加，所選擇的切削速度要降低。鎂合金的高速切削一般選用金剛石刀具和硬質合金刀具，可進行高切削速度、大進給量、大切削深度，切削用量的提高受到積屑瘤和鎂合
金的易燃性制約。對于大多數銅合金，選 用 Y G 類硬質合金刀具 ， 一 般能達到加工要求；選用P C D 刀具切削速度可達200?1 000 m/min,可獲得很高表面質量。錫磷青銅的加工一般選用P C B N 刀具。鑄鐵進行高速切削加工的轉速目前約為500?1 500 m/min，精銑灰鑄鐵可達2 000 m/min,切削速度的選擇取決于選用的刀具材料。而刀具材料要根據工件的加工方式即工件材料的成分、金相組織和機械性能進行合理選用。P C B N 刀具可在高于] 000 m/min條件T 切削鑄鐵，低于這個速度可以選用陶瓷刀具、金屬陶瓷刀具、涂層刀具、超細晶粒硬質合金刀具等。鋼可以 用300?800 m/min的速度進行高速精加工，主要選用陶瓷刀具、金屬陶瓷刀具、涂層刀具。淬硬鋼（HRC45?65)的髙速切削主要選用P C B N 刀具和陶瓷刀具，工件材料越硬越能體現出它們高速切削加工的優越性。鋼鐵及其合金的高速切削加工的速度主要受刀具壽命的限制。
 鈦及鈦合金的切削加工目前選用的刀具材料以YG(K)類硬質合金為主，精 細 T i N 涂層硬質合金刀具、P C D 刀具高速切削加工鈦及鈦合金的加工效果遠好于普通硬質合金；天然金剛石刀具的加工效果更好，但其應用受加工成本制約。加工鈦合金，還廣泛應用車銑復合加工。車銑復合加工改善了刀具散熱條件，降低了切削溫度并減少了刀具磨損，從而可在較高的速度下切削加工鈦及鈦合金。

4. 高速切削仿真技術的研究

 在試驗研究的基礎上，利用虛擬現實技術和仿真技術，虛擬高速切削過程中刀具和工件相對運動的作用過程，對切屑形成過程進行動態仿真，顯示加工過中的熱流、相變、溫度及應力分布等，預測被加工工件的加工質量，研究切削速度、進給量、刀具和材料以及其他切削參數對加工的影響等。 目前，常用 的仿真軟件有A N S Y S 、M A R C 、A B A Q U S 、A L C O R 、D E F O R M 、N A S T R A N 和 A D N A 等 。

加工工藝是成功進行高速切削加工的關鍵技術之一。選擇不當，會使刀具磨損加劇，完全達不到高速加工的目的。高速切削工藝技術包括切削參數、切削路徑、刀具材料及刀具幾何參數的選擇等。
1. 切削參數的選擇
在高速切削加工中，必須對切削參數進行選擇，其中包括刀具接近工件的方向、接近角度、移動的方向和切削過程(順銑還是逆銑)等 。
2 . 切削路徑的選擇與優化
在高速切削加工中，除了刀具材料和刀具幾何參數的選擇外，還要采取不同的切削路徑才能得到較好的切削效果。切削路徑優化的目的是提高刀具耐用度，提高切削效率，獲得最小的加工變形，提高機床走刀利用率，充分發揮高速加工的優勢。主要包括：
① 走 刀 方 向 的 優 化 在 走 刀 方 向 的 選 擇 上 ，以曲面平坦性為評價準則，確定不同的走刀方向選取方案；對于曲率變化大的曲面以最大曲率半徑方向為最優進給方向，對曲率變化小的
曲面，以單條刀軌平均長度最長為原則選擇走刀方向。
② 刀 位 軌 跡 生 成 按 照 刀 位 路 徑 盡 可 能 簡 化 ，盡量走直線，路徑盡量光滑的要求選擇加工策略，選擇合適的插補方法，保證加工面殘留高度的要求，采用過渡圓弧的方法處理加工干
涉區，這樣在加工時就不需要減速，提高加工效率。
 ③ 柔 性 加減 速 選 取合 適的 加減 速 方 式 ，減少啟動沖擊，保持機床的精度，減少刀具顫振和斷刀的幾率。