钛合金以其优良的物理力学性能在航空、航天等工业部门得到广泛的应用，但它同时也是公认的难加工材料之一，如何提高钛合金加工效率并提高钛合金零件的表面加工质量一直是人们迫切需要解决的难题。与常用的硬质合金刀具相比，PCD刀具硬度高，耐磨性好，导热系数高，摩擦系数小，有利于提高刀具寿命和表面加工质量。本文重点研究PCD刀具高速铣削钛合金的表面粗糙度、加工硬化、残余应力等表面完整性指标，主要内容包括：1. PCD刀具高速铣削钛合金表面粗糙度的研究在较低速度范围内，对比了PCD、涂层和硬质合金三种刀具铣削钛合金表面粗糙度的影响规律；然后采用正交试验和单因素相结合的方法对PCD刀具在更高速度用量下铣削钛合金表面粗糙度做了重点研究，建立了表面粗糙度与铣削用量之间的数学模型，并进行方差分析，验证了模型的可靠度，研究了高速度范围内铣削用量、刀具磨损对表面粗糙度的影响规律。2. PCD刀具高速铣削钛合金表面加工硬化和金相显微组织的研究对PCD刀具高速铣削钛合金表层显微硬度沿深度路径的分布进行了测量，研究了铣削参数和刀具磨损对钛合金加工硬化的影响；通过对金相的观察，研究分析了铣削参数和刀具磨损对表层金相显微组织的影响规律。3. PCD刀具高速铣削钛合金表面残余应力的研究利用x射线法对钛合金表面残余应力进行测量，研究了铣削用量对残余应力的影响。利用有限元分析法建立了钛合金正交切削模型，模拟分析了切削用量、刀具几何参数对表层残余应力性质以及分布的影响规律。