黑色金属由于其具有良好的综合力学性能，而被广泛的应用在工业、航天、医疗等领域。传统黑色金属切削所用的加工刀具材料主要是硬质合金、陶瓷和立方氮化硼。但这些材料因为受到机械性能所限制，很难在实际生产中达到高精度的加工要求。虽然单晶金刚石刀具最为适用于精密超精密切削，但是在传统金刚石切削黑色金属过程中，过快的刀具磨损速率严重阻碍了切削的顺利进行。因此，研究黑色金属金刚石切削的加工工艺，以达到减小刀具磨损的目的，对于扩大金刚石刀具在精密切削中的应用具有重要意义。为了研究单晶金刚石刀具超声振动切削模具钢时切削力和切削温度的变化规律，本文采用Abaqus有限元软件对切削过程进行了建模分析，研究了超声振动参数、刀具几何参数、切削参数对切削力和切削温度的影响规律。在此基础上，比较了普通切削与超声振动切削过程中的切削力和切削温度，为实际切削试验加工参数的选择提供了理论指导。结合上述对切削力以及切削温度的仿真分析结果，进行了典型模具钢材料的金刚石超声振动切削试验，研究了切削参数、刀具几何参数等因素对单晶金刚石超声振动切削模具钢过程中加工表面粗糙度的影响规律，建立了表面粗糙度预测模型。选择五种应用广泛的模具钢，研究了不同材料组分对切削加工性的影响，为提高切削表面质量提供了依据。采用扫描电子显微镜对普通切削与超声振动切削中刀具前后刀面的磨损形貌进行了检测，分析了超声振动切削对降低金刚石刀具磨损的作用。通过正交试验，研究了切削参数、刀具几何参数对刀具磨损的影响规律，建立了刀具磨损预测模型，为减少刀具磨损提供了依据。