高速切削过程已和常规速度切削时的不同,主要表现在应变率高,高应变率下材料剪切应力与剪切应变率线性相关,这种应力与应变率的线性相关使得高速切削过程中的切屑流动具有了流体的特征,同时切削过程塑性变形的控制机制由热激活运动机制转变为非热激活的位错阻尼机理,随切削速度的提高,位错阻尼的影响越来越显著,高速切削过程切屑流动需要考虑材料粘性阻尼的影响,从而和流体联系了起来,因此高速切削过程有必要从流体方面去认识。本文以铝合金7050、钛合金TC4以及45中碳钢为研究材料,理论分析,计算机模拟和实验验证相结合,主要对高速切削失稳和高速切削过程切屑流动的机理进行了研究分析,探索了高速切削过程中变形的流体特性,以期为高速切削变形过程的研究提供新的思路与突破点。首先,针对高速切削过程速度高、应变率大的特点,对高速切削变形过程流体建模的相似性进行了分析研究,高速切削过程应变率同切削速度相关,随切削速度的提高,应变率会变得越来越大,数值高达105-107s-1,高应变率下的切屑流动,弹性变形可以忽略,应变率在超过某一特定数值后,剪切应力和剪切应变率成正比关系,使得高速切削过程切屑的流动有了和流体相似的特征,同时切削过程随切削速度的提高,塑性变形需要克服的垫垒已从短程垫垒转变成长程垫垒,而非热激活的长程垫垒和切削速度相关,位错阻尼对塑性变形影响越来越大,而阻尼和速度相关,从而速度越高影响越大,因此高速切削过程的切屑流动即需要考虑流动时的粘性阻尼,又具有和流体相似的特性,运动特性和动力特性都和流体流动相似,因此从流体去认识高速切削过程更符合其实际情况；其次,针对高速切削过程中,温度、应变和应变率皆和切削速度相关,按绝热剪切理论,材料发生失稳时,必定有一临界切削速度,建立了以粘塑性Johnson-Cook本构为基础的热塑失稳判据,提出了以临界切削速度作为评价绝热剪切敏感性的参量,研究了各本构参数对绝热剪切的敏感性并进行了三种材料的对比分析,结果发现TC4钛合金出现锯齿形切屑的临界速度最小,45号钢次之,7050铝合金最大；本构参数对绝热剪切出现的临界速度都有影响且各不相同,代表曲服强度的参数A影响最大,其次是应变硬化效应n,而实际上高速切削应变率的影响更为显著,因此高速切削过程动态特性的描述需要更为合适的模型。然后,用拉格朗日法建立了高速切削的有限元模型,从固体力学角度研究了7050连续切屑和TC4锯齿形切屑的动态特性,得到了温度、应力、应变的分布规律,发现带状切屑中热的产生主要以前刀面和切屑底层材料的摩擦为主,而锯齿状切屑中热的产生主要是由第一变形区的变形引起。无论是带状切屑还是锯齿状切屑,温度最高点都是在靠近前刀面的某个区域内而不是刀尖点,沿剪切面方向温度梯度几乎没有变化,而在垂直于剪切面的方向温度梯度变化很大；锯齿形切屑的形成是温度升高热软化效应大于应变(应变率)引起的加工硬化效应而引起的热塑失稳,在这一过程中相变带区域很窄,温度极高,变形较大,材料曲服应力受热影响降低,而形变带变形很小(几乎没变形),温度较相变带低,米赛斯应力较相变带大。最后,根据高速切削的特点,建立了高速切削的流体模型,并从流体计算力学入手,用欧拉法建立了高速切削的计算机有限元模型,获得了高速切削的速度场、压力场、应变率场的分布,发现高速切削过程中,被切除材料在速度滞止点(速度为零的点)处分流成二部分,一部分沿前刀面流出形成切屑,一部分经刀尖沿后刀面流出形成已加工表面,分流点的高度(速度滞止点到刀尖的距离)确定了流向已加工面材料的多少,决定着已加工面的加工质量；同时还决定着最小切削厚度的大小；高速切削时前刀面承受压力最大,压力从刀尖点开始沿前刀面逐渐到最大值后依次减小直到某处为零,此处即是切屑与刀具的分离点；高速切削时应变率在剪切面上最大,然后由此向外逐渐减小。流体模型的建立为高速切削研究提供了新的视角与切入点,同时也提供了高速切削过程新的认识。