AISI 4340高强钢由于其强度和韧度高,淬透性好,广泛应用于制造航空航天、汽车、发动机等领域的重要调质零部件。但是在高速硬切削淬硬AISI 4340高强钢时,存在切削温度高,刀具磨损过快等加工现状,不能满足AISI 4340高强钢高质量加工的需求。PCBN刀具是加工淬硬AISI 4340高强钢最常用的刀具之一,但是在高速、高强度的加工中,刀具同样报废过快,无法保证加工的质量和效率。研究发现,对PCBN刀具进行表面处理,可有效改善刀具表面完整性,降低刀具磨损,提高刀具切削性能,实现高效、高质量的加工。本文针对PCBN刀具在高速硬切削AISI4340高强钢时刀具磨损过快的问题,对干式、低温硬切削高强钢刀具的磨损机理及PCBN刀具的表面处理方法进行了研究。分析低温冷却条件对刀具磨损的影响,以及不同的处理方法对刀具表面完整性（表面微观形貌、表面粗糙度、表面显微硬度、表面残余应力等）、刀具寿命和刀具磨损的影响。探究刀具表面完整性对刀具切削性能及加工表面质量的影响。首先,利用DEFORM软件进行三维硬切削仿真,为后续试验选择出适合切削高强度钢的刀具。其中仿真两种刀具为PCBN-1和PCBN-2刀具。分析研究刀具的切削力、切削温度,工件的应力场、温度场以及刀具磨损。研究表明,PCBN-1刀具磨损更低,切削性能更好。其次,进行高速干式、低温（冷风、液氮）硬切削试验,分析工件硬度、低温冷却条件对切削力、切削温度、刀具寿命和刀具磨损的影响。研究表明,工件硬度越高,干式硬切削力、温度越大,刀具磨损越严重。低温冷却可有效地降低切削温度,降低刀具磨损,提高刀具寿命。再次,采用深冷处理、热处理、微喷砂处理对刀具进行表面处理,分析不同表面处理方法对刀具表面完整性、刀具寿命及刀具磨损的影响。研究表明,刀具经过不同的表面处理后,其中深冷处理对刀具表面完整性提升程度最大,刀具磨损降低,刀具寿命提升最大。最后,采用不同表面完整性的刀具进行高速硬切削试验,探究刀具表面完整性对切削性能及加工表面质量的影响。研究表明,良好的表面完整性,提高了刀具的耐磨性,刀具寿命提高,切削性能提高,并在一定程度上提高加工表面的质量。其中刀具表面显微硬度、残余压应力对刀具切削性能影响最大。此研究对PCBN刀具表面处理和刀具性能的提高具有指导意义,对AISI4340高强钢高质量加工具有一定参考价值。