300M超高强度钢因其具有良好的力学综合性能，作为承力构件被广泛的应用到航空等领域。在300M超高强度钢的高速车削加工过程中，刀具快速磨损导致的失效是个突出的问题，为了改善300M超高强度钢高速车削加工刀具的使用现状，本文开展了以下研究：首先，针对300M超高强度钢的高速车削，本文通过对比试验，以刀具磨损为指标，优选出了PCBN刀具。基于Third wave AdvantEdge有限元分析软件，以切削力与切削温度为指标，对PCBN刀具的倒棱参数进行了优选，仿真结果分析表明：倒棱角度20°、倒棱宽度在0.15mm~0.2mm之间为最优参数。然后，利用PCBN刀具对300M超高强度钢进行了高速车削加工，对切削加工过程中的力、热特性进行了试验研究，试验中研究了切削参数对力、热的影响，并分析了刀具磨损对切削力的影响及与切削温度的关系。在此项研究的基础上，进行了300M钢高速车削加工的磨损特性的研究，利用超景深显微镜观察了PCBN刀具的磨损形貌，结果表明，PCBN刀具前刀面表现为非典型意义上的月牙洼磨损，后刀面表现为沟槽磨损及边界磨损，切削刃处则表现为微崩刃与轻微破损。通过电子显微镜的能谱分析手段，发现刀具前后刀面的磨损都是以机械磨损为主，同时伴有粘结磨损、扩散磨损以及氧化磨损等共同作用的一个复杂机制。在同一切削条件下，对刀具磨损过程进一步分析表明：前刀面磨损随时间的增长主要体现在月牙洼深度KT值的变化上，后刀面磨损VB值随时间的增长表现为比较线性化的增长。改变切削条件，发现磨损率的大小与切削速度关系密切；刀尖圆弧半径对刀具磨损的影响主要体现在磨损位置及前刀面磨损宽度上。最后，利用最小二乘法原理，基于正交试验，建立了PCBN刀具磨损的经验模型，实现了300M超高强度钢高速车削加工刀具磨损的预测，并对影响PCBN刀具磨损的因素做了极差分析与比较，研究表明，影响PCBN刀具磨损的因素主次顺序为：切削速度、进给量、背吃刀量。