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自上世纪80年代以来，硬态切削在航空航天、国防军工、汽车飞机制造等工业领域正在逐渐替代磨削成为半精加工和精加工的重要加工工艺手段。在硬态切削过程中，刀具工作环境非常恶劣，在刀具-切屑和刀具-工件接触面存在着非常高的温度和应力，在如此恶劣的加工环境下，刀具材料选择、切削参数与加工工艺优化等关键技术就显得尤为重要。众所周知，工件的已加工表面质量受加工工艺参数、刀具切削刃几何参数和刀具磨损等诸多因素的影响。尽管硬态切削较传统切削可以提高工件表面质量，但加工过程中还存在许多不可忽视的因素也影响着工件表面完整性。当加工淬硬钢时，首先加工表面可能由于切削热产生相变，另外在切屑形成过程中，加工表面会产生较大的塑性变形和剪切，因此在已加工表面及其深度方向上会产生较为复杂的残余应力分布。在本文具体研究工作如下：(1)切屑成形方面，通过大跨度切削速度范围单因素实验，获得由带状切屑到单元切屑整个转化过程中的八组典型切屑形态，完整的分析了整个过程的各阶段发展与变化规律，在实验给定切削参数情况下，当vc=20m/min时，切屑自由表面开始出现隆起，vc=60m/min时，切屑开始出现锯齿形形态，从vc=60m/min至vc=260m/min时，切屑锯齿形形态逐渐显著，vc=180m/min时，锯齿形切屑齿根处开始出现明显裂纹，vc=300m/min时，切屑连续性被打断，开始出现单元切屑；(2)切削力方面，提出锯齿形切屑等效切屑厚度的简化计算方法，并以此为基础计算切屑等效变形系数，推导出基于能量分割的切削力模型，通过切削力模型的实验验证，证明切削力模型具有较好的预测结果；切削速度、进给量和切削深度三个切削用量中，对切削力影响效果最显著的为切削深度，其次为进给量，影响最小为切削速度；切削力随刀具磨损的增大而升高，升高趋势是多种正负效应因素综合作用的最终表现；(3)切削温度方面，研究了切削用量和刀具磨损变化对切削温度的影响规律，研究发现，各因素对切削温度的影响趋势与影响程度各有差异。三个切削参数因素对切削温度影响显著性排序为：切削速度＞进给量＞切削深度；当切削速度变化时，硬质合金刀具和PCBN刀具的切削温度变化趋势分别在120m/min和260m/min发生变化，切削温度升速出现减缓趋势，而陶瓷刀具变化趋势基本保持没变；切削温度随着刀具磨损的加剧而升高，当刀具磨损达到一定程度时，刀具磨损与切削温度之间的相互作用程度加强，出现切削温度升速加快的现象；(4)刀具磨损方面，涂层硬质合金刀具的磨损机理主要为粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损以及脆性破损和塑性破损；陶瓷刀具的磨损机理主要为磨粒磨损、粘结磨损、化学磨损以及脆性破损；PCBN刀具的磨损的主要机理为磨粒磨损、扩散磨损、氧化磨损和脆性破损；(5)表面完整性方面，研究了表面完整性评价指标随其影响因素的变化规律。对表面粗糙度影响最为显著的切削参数是进给率，其次是切削速度，切削深度对表面粗糙度无直接影响，表面粗糙度随着进给量的增加而升高，随着切削速度的提高而降低；已加工表面残余应力随着速度的增大由压应力转变为拉应力，亚表层最大残余压应力值以及残余应力作用深度均减小；随着进给量的增大，表面残余压应力由压应力转变为拉应力，亚表层最大残余压应力值减小，残余应力作用深度增大；随着切削深度的变化，已加工表面残余应力以及残余应力层深分布变化不显著；表面显微硬度和硬化层深度随切削速度的提高而降低，随进给量的提高而增大，随切削深度的增加而微量升高。