预应力淬硬磨削是将预应力加工和磨削淬硬结合形成的一种新型复合磨削加工工艺。而磨削加工的目的是为了得到良好的表面质量,降低零件表面粗糙度,因此研究预应力淬硬磨削下零件表面粗糙度变化机理有十分重要的意义。和磨削淬硬工艺相比,预应力淬硬磨削下磨削加工参数对表面粗糙度的影响机制基本上是一致的。因此要分析预应力淬硬磨削下表面粗糙度变化的机理,实质就是要分析预应力对表面粗糙度的影响。本文研究了预应力淬硬磨削的磨削机理,对磨削过程中接触弧长,未变形切屑厚度和磨削力进行分析和计算,着重研究了预应力条件下表面粗糙度形成的机理,以及不同磨削参量与粗糙度之间的关系。重点分析了预应力对表面粗糙度变化的影响机制,主要针对预应力施加后产生的表面残余应力对表面粗糙度的影响这一情况进行讨论,同时研究了预应力引起的表面回弹变形对表面粗糙度的影响。在残余应力对粗糙度的影响机制中主要分析了残余应力对位错密度、晶粒体积和表面微观裂纹的作用,得出残余压应力能使表层位错密度增大,晶粒体积减小,对表面微观裂纹的产生起抑制作用。在预应力引起的表面回弹变形中,得出预应力的施加应该在一个合理范围内,随着预应力的施加,表面粗糙度降低,但是预应力过大会形成褶皱,反而增大表面粗糙度。以理论研究为基础,用Deform-3D软件对预应力淬硬磨削加工过程进行仿真。获得了磨削力和预应力的关系,表层残余应力和等效应变的分布。研究结果表明,仿真的结果与理论分析一致,预应力并不会改变磨削力,而残余压应力和表面等效应应变都增大说明表面位错密度升高。之后对不同预应力值下表面划擦形成的沟槽深度进行分析,得出施加的预应力值不宜过大,在一定范围内,随着预应力的施加,沟槽深度逐渐下降,预应力能有效降低表面粗糙度。最后对45号钢试件进行预应力淬硬磨削表面粗糙度实验探究,研究得出在预应力施加的合理范围内随着预应力的增加,零件表面粗糙度下降。随着预应力的施加,表面显微裂纹逐渐减少。进一步确定了仿真的准确性。