磨削淬硬技术是将磨削与淬火技术集成在一起的新工艺,它通过磨削热和磨削力使工件表面产生强化层。预应力加工,能改善工件表面强化层残余应力的状况。而预应力磨削淬硬则集成了磨削淬硬与预应力加工技术的特点,是一种新型的磨削与表面技术。本文通过对普通磨削机理研究,分析计算了磨削力、磨削热、热量分配比等磨削参数。对磨削淬硬强化层的形成机理中,热和力的作用分别进行了分析。分析了预应力对强化层性质的影响,并提出了磨削淬硬强化层的判断准则。本文通过预应力磨削淬硬试验研究了磨削淬硬强化层的形成机理。以45钢为试验材料,以不同的磨削深度、进给速度和预应力对试件进行了预应力磨削淬硬试验。用金相显微镜观测了经磨削后试件断面的金相组织及强化层厚度,测量并分析了工件表层各个位置及横断面的硬度变化情况。在对试验结果分析基础上,总结了磨削用量及预应力对工件表面强化层性质的影响规律。在试验和理论分析的基础上,利用ANSYS软件对预应力磨削淬硬试验进行了仿真,得出了工件磨削温度场分布情况和等效塑性变形情况。根据热相变原理预测了表面相变层厚度,也根据加工硬化原理预测了磨削力引起的加工硬化层特性。最后对工件施加预应力后的磨削淬硬过程进行模拟仿真,得出预应力影响磨削强化层的基本规律,并与试验结果进行对比,验证了结论的正确性。研究表明,磨削强化层是由热相变硬化和加工硬化作用共同形成的,但热相变硬化占主导地位。预应力对强化层性质的影响主要体现在加工硬化方面,预应力使工件表层塑性变形层变薄,塑性变形程度减弱,且减弱程度随预应力值的增大而加强。本文提出了新的强化层厚度预测方法,利用GUI建立了磨削淬硬强化层厚度预测及磨削用量选择系统,为实际加工提供了一个有效而简单的预测方法。