随着航空航天产品轻量化的要求,薄壁结构零件由于重量轻、强度高等特点,已被广泛应用于航空航天领域,在加工方式上多采用整体掏空加工工艺,高速切削具有加工效率高等特点,受到了航空航天等制造业的重视。钛合金是飞机制造业常用材料,钛合金在表现出优越的应用性能的同时还是典型的难加工材料。所以钛合金高速切削机理研究是推进高速切削技术进一步发展的动力。本文通过自行设计的高速切削平台进行高速切削实验,通过实验与有限元仿真技术结合来研究钛合金高速切削机理,研究高速切削锯齿形切屑形成机理,切削力随切削条件变化而变化的情况,切屑从工件表面的去除机理,加工表面和亚表面的硬度,材料属性变化对锯齿形切屑的影响。首先,基于霍普金森压杆(SHPB)装置设计高速切削平台,平台主要包括支撑部分、方向控制部分、刀架部分和采集部分。在霍普金森压杆上安装同步加压装置,调整入射杆和透射杆的位置可实现高速切削快速落刀实验。其次,应用高速切削装置进行高速切削实验和快速落刀实验。实验结果显示,随着切削厚度增加切削力增大;随切削速度增加,切削力刚开始急剧下降,当切屑速度大于15m/s时,切削力基本不变。高速切削获得的切屑为锯齿形切屑,切屑中存在明显的剪切带,且随切削速度增加锯齿化程度越严重;随着切削厚度的增加,剪切带之间的距离明显变大,但是锯齿化程度没有明显的变化趋势。锯齿形切屑中剪切带内存在集中剪切变形现象,剪切带内部及附近没有发现裂纹和孔洞存在。在SEM下观察齿形切屑的自由表面表现为层片状,切削速度和切削厚度的增加都会导致片层间距增大,在片层上存在韧窝组织,且随着切削速度增加韧窝明显增多,因此,锯齿形切屑的产生机理更符合绝热剪切机理。测量锯齿形切屑硬度,绝热剪切带的硬度明显高于其附近的硬度;随着切削厚度的增加绝热剪切带硬度也在不断增加。测量加工表面和亚表面硬度发现,随切削速度和切削厚度增加,表面和亚表面硬度增加。观察加工表面金相结构发现,加工表面晶粒尺寸明显变小且存在塑性变形。最后,通过实验验证了有限元仿真的准确性,发现无论切屑形态还是切削力仿真结果与实验结果都很相近;应用有限元仿真研究高速切削锯齿形切屑内等效塑性应变和温度的变化情况;通过有限元仿真研究JC本构模型参数变化对锯齿形切屑的影响,揭示材料性能变化对锯齿形切屑的影响。