高速切削技术的应用和发展是以高速切削机理为理论基础的。通过对高速加工中切屑形成机理、切削力、切削热、刀具磨损、表面质量等技术的研究，也为开发髙速机床、高速加工刀具提供理论指导。高速切削机理的研究主要有以下几个方面：
1. 高速切削过程和切屑形成机理
对高速切削加工中切屑形成机理、切削过程的动态模型、基本切削参数等反映切削过程原理的研究，有试验和计算机仿真两种方法。
试验表明，一般低硬度和高热物理性能印C (导热系数疋、密度P、比热容C 的乘积）的工件
材料如铝合金、低碳钢和未淬硬的钢与合金钢等在很大速度范围内容易形成连续带状切屑，而硬度较高和低热物理性能印C 的工件材料，如热处理的钢与合金钢、钛合金等，在很宽切削速度范围内均形成锯齿状切屑，随切削速度的提高，锯齿化程度增加，直至形成分离的单元切屑。切削速度对锯齿状切屑的作用，一方面是切削速度提高，应变速度加大，导致脆性增加；另一方面切削速度提髙，又会引起切屑温度增加，导致脆性减小。因此，提高切削速度对形成锯齿状切屑倾向具有综合的作用。
2. 高速加工基本规律的研究
切削力学理论分析表明，切削时切削力与工件的剪切强度、切削面积、刀具前角、后刀面与工件的摩擦系数以及剪切角有关，而剪切强度和摩擦系数直接受切削温度，也即受切削速度的影响，剪切角则与切削速度相关。因此，切削速度直接影响切削力的大小。在高速切削范围内随切削速度增加，切削温度降低，摩擦系数减小，剪切角增大，切削力降低。切削时产生的热量主要流入刀具、工件和被切屑带走。随切削速度的提高，切屑带走的热量增加。因此，高速切削范围内，随切削速度提高，切削温度开始升高很快，但当切削速度达到一定后，因切屑带走的热量随切屑深度提高而增加，切削温度上升缓慢.直至很少有变化。高速切削时，刀具的损坏形式主要是磨损和破损，磨损的机理主要是黏结磨损和化学磨损(氧化、扩散、溶解）。金刚石、立方氮化硼和陶瓷刀具高速断续切削高硬材料时，常发生崩刃、剥落和碎断形式的破损。髙速切削时，对以磨损为主损坏的刀具可以按磨钝标准，根据刀具磨损寿命与切削用量和切削条件之间的关系确定刀具磨损寿命。对于以破损为主损坏的刀具，则按刀具破损寿命分布规律，确定刀具破损寿命与切削用量和切削条件之间的关系。
3. 各种材料的高速切削加工性研究
铝合金具有极好的切削加工性，可采用很高的切削速度（1 000〜4 000 m/min，有时高达5 000〜7 500 m/min)和进给速度，可以是铣削，也可以是车削、镗削、钻削等加工方式。选用的刀具材料主要是P C D 、涂层硬质合金或超细晶粒硬质合金，一般不选用陶瓷刀具。随着铝合金中硅含量的增加，所选择的切削速度要降低。镁合金的高速切削一般选用金刚石刀具和硬质合金刀具，可进行高切削速度、大进给量、大切削深度，切削用量的提高受到积屑瘤和镁合
金的易燃性制约。对于大多数铜合金，选 用 Y G 类硬质合金刀具 ， 一 般能达到加工要求；选用P C D 刀具切削速度可达200〜1 000 m/min,可获得很高表面质量。锡磷青铜的加工一般选用P C B N 刀具。铸铁进行高速切削加工的转速目前约为500〜1 500 m/min，精铣灰铸铁可达2 000 m/min,切削速度的选择取决于选用的刀具材料。而刀具材料要根据工件的加工方式即工件材料的成分、金相组织和机械性能进行合理选用。P C B N 刀具可在高于] 000 m/min条件T 切削铸铁，低于这个速度可以选用陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、涂层刀具、超细晶粒硬质合金刀具等。钢可以 用300〜800 m/min的速度进行高速精加工，主要选用陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、涂层刀具。淬硬钢（HRC45〜65)的髙速切削主要选用P C B N 刀具和陶瓷刀具，工件材料越硬越能体现出它们高速切削加工的优越性。钢铁及其合金的高速切削加工的速度主要受刀具寿命的限制。
钛及钛合金的切削加工目前选用的刀具材料以YG(K)类硬质合金为主，精 细 T i N 涂层硬质合金刀具、P C D 刀具高速切削加工钛及钛合金的加工效果远好于普通硬质合金；天然金刚石刀具的加工效果更好，但其应用受加工成本制约。加工钛合金，还广泛应用车铣复合加工。车铣复合加工改善了刀具散热条件，降低了切削温度并减少了刀具磨损，从而可在较高的速度下切削加工钛及钛合金。
4. 高速切削仿真技术的研究
在试验研究的基础上，利用虚拟现实技术和仿真技术，虚拟高速切削过程中刀具和工件相对运动的作用过程，对切屑形成过程进行动态仿真，显示加工过中的热流、相变、温度及应力分布等，预测被加工工件的加工质量，研究切削速度、进给量、刀具和材料以及其他切削参数对加工的影响等。 目前，常用 的仿真软件有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 。
加工工艺是成功进行高速切削加工的关键技术之一。选择不当，会使刀具磨损加剧，完全达不到高速加工的目的。高速切削工艺技术包括切削参数、切削路径、刀具材料及刀具几何参数的选择等。
1. 切削参数的选择
在高速切削加工中，必须对切削参数进行选择，其中包括刀具接近工件的方向、接近角度、移动的方向和切削过程(顺铣还是逆铣)等 。
2 . 切削路径的选择与优化
在高速切削加工中，除了刀具材料和刀具几何参数的选择外，还要采取不同的切削路径才能得到较好的切削效果。切削路径优化的目的是提高刀具耐用度，提高切削效率，获得最小的加工变形，提高机床走刀利用率，充分发挥高速加工的优势。主要包括：
① 走 刀 方 向 的 优 化 在 走 刀 方 向 的 选 择 上 ，以曲面平坦性为评价准则，确定不同的走刀方向选取方案；对于曲率变化大的曲面以最大曲率半径方向为最优进给方向，对曲率变化小的
曲面，以单条刀轨平均长度最长为原则选择走刀方向。
② 刀 位 轨 迹 生 成 按 照 刀 位 路 径 尽 可 能 简 化 ，尽量走直线，路径尽量光滑的要求选择加工策略，选择合适的插补方法，保证加工面残留高度的要求，采用过渡圆弧的方法处理加工干
涉区，这样在加工时就不需要减速，提高加工效率。
③ 柔 性 加减 速 选 取合 适的 加减 速 方 式 ，减少启动冲击，保持机床的精度，减少刀具颤振和断刀的几率。