零件可靠性不仅受表面微观质量的影响,更加受到表层以及表层深处微观结构性能的影响,因为零件所表现出的所有外部特性都是由表层微观组织结构决定的,组织决定性能。因此,对于生产加工过程中工件表层以及表层深处微观结构特性,表层形成机理的研究非常重要,本文结合理论分析、试验研究以及有限元仿真对高速切削工件表层形成机理进行研究,主要内容和结论如下:(1)采用单因素和正交试验的方法,改变切削用量,对钛合金进行车削加工试验,测量已加工试样表面粗糙度,研究切削用量与表面粗糙度的关系。分析研究表明切削用量中进给量对表面粗糙度影响最大,其次是切削速度,切削深度影响最小,其中表面粗糙度随着进给量的增大呈线性增大,随切削深度的增加而逐渐增大,随切削速度的增加整体呈现减小的趋势。(2)对可以表征材料发生绝热剪切现象难易程度的公式进行理论计算和试验验证,证实当对同种材料选取不同切削用量进行切削加工试验时,切削速度越大、切削深度越小,绝热剪切敏感性越强;对不同材料选用相同切削用量进行切削加工试验时,材料强度越大,热扩散系数越小,绝热剪切敏感性越强。本文建立了绝热剪切敏感性和表面粗糙度的关系,绝热剪切敏感性越强,表面粗糙度越小。(3)通过对表层显微硬度的测量发现不同材料由于材料性能不同,加工硬化程度相差很大,材料强度越大,热导率越小,加工硬化程度越大,同时切削速度和切削深度改变会引起表层加工硬化规律发生变化。(4)观察工件表层微观组织形态发现,组织中白色的β相沿着切削速度方向存在一定角度偏转,原因为切削加工过程中刀具后刀面与工件表层剧烈摩擦引起β相拉伸偏转,刀具未磨损时,切削用量对表面微观组织形态影响不大。