镍基高温合金由于具有良好的高温性能而广泛地应用在航空航天、船舶、核电及石油化工等行业中。目前其精加工工艺采用涂层硬质合金刀具，但在切削过程中，切削力较大、切削温度高等导致了刀具寿命短。PCBN由于耐磨性好、高温硬度大等特点而成为切削高温合金最具潜力的刀具材料之一，本文为PCBN刀具切削高温合金提出理论支撑和技术指导，开展以下研究：为了减少PCBN刀具设计过程中的试验量，本文通过研究PCBN刀具特点并分析现有刀具设计方法，提出了新PCBN刀具设计方法：以连续和断续切槽加工试验为刀具材料和几何参数的基础试验，然后通过计算含有刀具特征的切削微元后还原到目标刀具，并且对新刀具进行验证。这个方法可以在一定程度上减少试验，并还可以保证一定的准确性。刀具材料、刃口以及切削角度对PCBN刀具性能影响非常大。本文首先采用有限元分析方法，研究钝圆切削刃（钝圆半径）和负倒棱切削刃（倒棱宽度、倒棱角度、钝化半径）对切削力、切削温度、工件残余应力的影响规律，仿真结果表明：倒棱刃口的倒棱宽度不易超过0.35mm，倒棱角度不易大于35°；然后，试验研究不同PCBN材料刀具的磨损形式和规律，结果表明，PCBN后刀面前期主要表现为边界磨损，后期则表现为刀面磨损，并且高CBN含量、金属基结合剂的PCBN刀具更适合切削加工高温合金。再次，试验中对比不同刃口参数与切削角度对比切削力、切屑控制、刀具破损的变化规律，结果显示，在刃口参数中，倒棱宽度增加，刀具抗破损性能增加；在刀具切削角度中，主偏角对切削力的影响最大，后角对刀具切屑控制性能的影响较大，径向前角对刀具破损抗破损性能的影响大。为了全面科学的评价PCBN刀具性能，本文通过研究现有刀具评价体系和PCBN刀具性能评价主要指标，提出了切削高温合金用PCBN刀具性能评价体系，其评价次序依次为：评价刀具抗破损性能，评价切屑控制性能，评价刀具抗磨损性能，评价加工质量、加工效率、加工的经济性以及加工精度等综合性能。通过这一体系可以判断PCBN刀具是否适合加工高温合金。