一直以来制造业都是拉动经济增长的主要因素，自始至终制造业都在寻找一种节能、环保、经济、高效的生产方式加工零件或对现存生产工艺进行改进。许多产品的工作条件恶劣，对工件表面的硬度、耐磨性有较高的要求，例如齿轮、轴承和TBM机械的刀圈，它们都是由淬硬钢加工而成的。淬硬钢传统的加工工艺路线是：粗车——淬硬——精磨，PCBN刀具的出现带来了一种新的精密的加工方式，即硬态切削，可直接对淬硬工件进行精密车削加工，从而无需或只需少量的磨削加工。本文综述了硬态切削淬硬钢的国内外发展现状，并在充分调研的基础上，确定了切削刀具的几何角度参数和切削三要素，并制定了切削方案。在切削加工实际模型的基础上进行适当的简化，建立了硬态切削的有限元仿真二维及三维模型，通过Deform系列软件模拟了不同条件下的硬态切削淬硬40CrNiMo钢的过程。研究分析了三个切削力随切削三要素的变化规律，并与实验结果进行对比，由实验数据推导出切削力的经验公式，方差分析得到对切削力影响最显著的因素。在三维切削的基础上，利用Deform-2D仿真了二维切削过程，模拟了硬态切削淬硬40CrNiMo钢锯齿状切屑的形成机理，对比了实验切屑形态与仿真切屑形态。由于工件已加工表面的形貌直接影响工件的抗疲劳性能，本文对工件已加工表面形貌进行观察，测量了工件的表面粗糙度，观察了表层的金相组织。通过仿真分析与实验研究，本文得到了切削三要素对切削力的影响，最小二乘法拟合出了切削力的经验公式。方差分析得到了a p对三个切削力的影响都是高度显著的， f对F x的影响不显著。通过分析工件已加工表面形貌得到了工件表面粗糙度R a可达到磨削水平，粗糙度R z低于磨削加工的切削条件，在该切削条件下工件表面为细晶马氏体组织，硬度高耐磨性好。