钛合金以其高耐热性、高耐腐蚀性以及良好的韧性等优良性能被广泛地应用于各工业领域。然而钛合金同时也具有着较差的加工性能,这不利于它的推广与应用。超硬刀具通常是指聚晶金刚石（Polycrystalline diamond,简称PCD）刀具与聚晶立方氮化硼（Polycrystalline Cubic Boron Nitride,简称PCBN）刀具,它们在钛合金的高速切削加工中具有加工质量高、使用寿命长等优势,是未来高速切削加工钛合金的主流刀具;而钛合金的高速切削通常会产生有别于传统切屑的锯齿形切屑。藉此,本文对比研究了这两种超硬刀具高速切削钛合金TC4时的锯齿形切屑几何表征、切削力、表面粗糙度和刀具磨损量,并基于锯齿形切屑相关理论进行深入系统的理论分析,为超硬刀具高速切削加工钛合金TC4提供一定的实际支持和理论指导。首先,对比研究了两种超硬刀具高速切削钛合金TC4的锯齿形切屑几何表征。研究分析结果为:两种刀具的锯齿切屑几何表征随切削用量变化规律基本相同,但PCD刀具的齿距整体大于PCBN刀具,PCBN刀具的锯齿化程度、锯齿化频率整体大于PCD刀具。切屑齿距大小取决于靠近刀尖处单位切削宽度上的切削底层材料发生热塑剪切失稳所需切削路程长短;切屑锯齿化程度大小与一节锯齿切屑相对于后续锯齿切屑所产生的向外滑移距离正相关。其次,对比研究了两种超硬刀具高速切削钛合金TC4的切削力、表面粗糙度和刀具磨损量,并基于锯齿形切屑相关理论进行了深入的分析。研究分析结果为:切削用量对两种超硬刀具的单位切削力、切削力静态分量、切削力动态分量的影响规律基本一致;两种超硬刀具的单位切削力及切削力静态分量的大小也基本相同,但PCD刀具的切削力动态分量大于PCBN刀具;单位切削力主要取决于刀具材料与切削用量对锯齿形切屑基块内材料的应变及应变率强化作用和温度弱化作用,而切削力动态分量与靠近刀尖处发生热塑剪切失稳切削层材料的体积大小和温度高低有关。PCBN刀具的已加工工件表面粗糙度小于PCD刀具,而PCD刀具的刀具磨损量小于PCBN刀具。最后,研究了锯齿形切屑几何表征与单位切削力、表面粗糙度、后刀面磨损量等指标之间的相关性。研究发现:齿距、锯齿化频率均与单位切削力呈中度相关、与切削力动态分量呈高度相关;上述切屑几何表征与表面粗糙度之间并无明显的相关性;锯齿化程度与后刀面磨损量呈低度相关。