一种提高金属加工工具寿命的复合表面处理方法，包括下述工艺步骤：选择刀具，并采用丙酮溶液进行超声波清洗去除表面的油污等杂物；处理后工具进行微喷砂处理装置中，并保证待处理工具处于夹具中心，装置的喷砂料为Al2O3或ZrO2，并由水流带动颗粒；将处理后工具再次进行乙醇溶液超声波清洗，去除表面残余微喷砂颗粒；之后放入深冷箱中，缓慢降温，处理温度-140℃到-196℃，保温时间0-48h，处理完毕后进行200℃-300℃的回火处理，保温2-3h；处理完毕后取出工具，进行丙酮溶液的超声波清洗，即得。使用微喷砂与深冷处理复合工艺对金属加工工具进行表面处理，可以改善内部的组织，提高表面完整性，改善加工过程中的作用力，提高寿命。