本書是一本關于切削表面完整性理論與方法的專著。全書系統的介紹了切削表面完整性的概念、內涵、研究歷程、影響切削表面完整性的因素，闡述了切削表面完整性對零件使用性能的影響。對切削表面形貌的表征與測試技術、切削表層微觀結構特征及檢測、切削表面殘余應力及測試、試驗設計方法、切削表面特征的數值分析方法、切削表面完整性的預測與優化進行了系統的闡述，尤其在第6章，結合了目前切削加工中研究的熱點、難點問題，通過具體實例，對淬硬鋼、鈦合金、鎳基合金中典型材料進行了詳實的分析。全書是在作者多年對切削加工表面完整性研究的相關成果的基礎上完成的，對于切削加工表面完整性的研究和通過控制表面完整性而提高零件的使用性能的制造方法具有一定的參考價值。
隨著科學技術的迅速發展，尤其是航空、航天、裝備制造等領域的發展，零件常工作在高溫、高壓、高速、交變載荷等極端復雜環境下，對零件的抗疲勞、磨損和腐蝕的性能提出了更高要求。這些性能均取決于零件表面層的狀態和性能，即表面完整性。改善和提高零件切削表面完整性，對于預防零件失效、延長使用壽命、減少經濟損失、提高裝備的安全可靠性都非常重要，已引起機械制造界的廣泛關注。
早在20世紀70年代，國外就開始研究加工表面完整性對零件疲勞性能的影響，提出了不同等級的表面完整性數據組，為后續加工表面完整性理論研究奠定了基礎。歷經幾十年的發展，加工表面完整性技術正推動著機械加工制造向“高性能制造”方向轉變，控制零件的表面完整性，使零件的性能滿足設計要求，是實現高性能切削的理論基礎，也是高品質零件加工制造的實際需要。
本書旨在總結過去研究工作的基礎上，闡述切削表面完整性的基礎理論、技術方法以及應用實踐，為科學研究和工業生產提供基本理論與方法。全書共8章，主要內容包括：切削表面完整性總論，切削表面形貌表征和測試，切削表層微觀結構特征及檢測，切削表面殘余應力及測試，切削試驗設計與數據分析，難加工材料切削加工表面完整性，切削加工過程的有限元模擬，切削表面完整性的預測優化與評價等。
本書系統地闡述了切削表面完整性的表征及分析研究方法。除第1章總論和第6章實例外，其余各章均由兩部分組成：第1部分是理論闡述，力求系統性和完備性；第二部分是具體研究方法及應用。本書力求步驟詳細，圖文并茂，通過理論和應用的結合，使枯燥的內容鮮活生動，易于掌握理解，可操作性強。第6章中，還結合切削加工研究的熱點和難點，將表面完整性理論與方法貫穿于淬硬鋼和鎳基合金等典型難加工材料切削加工表面完整性的分析中，具有較好的實用價值和參考價值。另外，本書還盡量地吸收了當前有關切削表面完整性的新研究內容以及相關的新技術，以體現知識的先進性和及時性。
本書的研究工作得到了國家自然科學基金項目（項目編號：51235003，51475125）、國家重大科技專項（項目編號：2012ZX04012021）的資助，特此向支持和關心作者研究工作的單位和個人表示衷心的感謝。哈爾濱理工大學“高效切削及刀具國家地方聯合工程實驗室”的同事和研究生為本書的撰寫做了大量的資料整理及收集工作，在此表示感謝。書中有部分內容參考了有關單位和個人的研究成果，在此一并致謝。
由于切削表面完整性涉及的范圍廣、內容多，加之作者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請廣大讀者提出寶貴意見。
第1章 切削表面完整性總論
1．1 切削表面完整性的概述
1．1．1 切削表面完整性概念及內涵
1．1．2 切削表面完整性研究的發展歷程
1．2 切削表面完整性分析方法
1．2．1 測試分析方法
1．2．2 有限元分析方法
1．2．3 預測與優化分析方法
1．3 影響切削表面完整性的因素
1．3．1 刀具參數對切削表面完整性的影響
1．3．2 切削用量對切削表面完整性的影響
1．4 切削表面完整性對零件使用性能的影響
1．4．1 切削表面完整性對零件疲勞性能的影響
1．4．2 切削表面完整性對零件摩擦磨損性能的影響
1．4．3 切削表面完整性對零件腐蝕性能的影響
第2章 切削表面形貌的表征與測試
2．1 切削表面形貌概述
2．1．1 表面形貌的定義
2．1．2 切削表面形成過程
2．1．3 影響切削表面形貌的因素
2．2 切削表面形貌的表征
2．2．1 切削表面形貌的二維表征
2．2．2 切削表面形貌的三維表征
2．3 切削表面形貌的測試
2．3．1 非光學測試方法
2．3．2 光學測試方法
第3章 切削表層微觀結構特征及檢測
3．1 切削表層微觀結構概述
3．1．1 表層微觀結構的特征
3．1．2 表層微觀結構特征的形成機制
3．2 白層的結構特征和影響因素
3．2．1 白層微觀結構特征分析
3．2．2 白層的影響因素
3．3 微觀結構特征檢測試樣的制備
3．3．1 試樣的截取和鑲嵌
3．3．2 試樣的磨光和拋光
3．3．3 試樣的顯微組織顯示
3．3．4 硬切削白層試樣制備
3．3．5 微觀結構顯微硬度和硬化層測試
3．3．6 硬切削加工表層顯微硬度測試
第4章 切削表面殘余應力及測試
4．1 切削表面殘余應力的概述
4．1．1 殘余應力的分類
4．1．2 切削表面殘余應力的產生
4．2 影響切削表面殘余應力的因素
4．3 切削表面殘余應力測試
4．3．1 表面殘余應力的X射線衍射測試
4．3．2 表面殘余應力的機械測試法
4．3．3 硬切削表面殘余應力測試
第5章 切削試驗設計與數據分析
5．1 試驗設計方法
5．1．1 單因素試驗設計
5．1．2 全因素試驗設計
5．1．3 正交試驗設計
5．2 試驗數據分析
5．2．1 試驗數據的方差及極差分析
5．2．2 試驗數據的回歸分析
5．2．3 回歸方程的顯著性檢驗
5．3 精密硬切削表面粗糙度正交試驗
5．3．1 硬切削表面粗糙度正交試驗設計
5．3．2 硬切削表面粗糙度正交試驗數據分析
5．4 精密硬切削表面粗糙度全因素試驗
5．4．1 硬切削表面粗糙度的全因素試驗設計
5．4．2 表面粗糙度預測模型的建立與顯著性檢驗
5．4．3 表面粗糙度預測模型仿真與驗證
……
第6章 難加工材料切削加工表面完整性
第7章 切削加工過程的有限元模擬
第8章 切削表面完整性的預測優化與評價
參考文獻
索引
《切削加工表面完整性的理論和方法》：
1.2 切削表面完整性分析方法
切削表面完整性對零件的使用性能具有決定性的影響，零件在服役中所表現的使用性能又體現了切削表面完整性，因此，人們對于表面及其亞表層加工后發生的變化產生了強烈的好奇心，并希望能夠對其進行提前的預測，進而對其進行優化，所以人們不斷探求各種物理或化學方法，用高分辨率的顯微鏡、高精密的測試分析技術、數值模擬方法等來預測、優化和測試分析切削表面的完整性，從而定性、定量地分析工藝系統關鍵因素對切削表面完整性的影響，設計經濟、合理的切削加工試驗方案，得出對生產實踐具有實用性的理論和工藝方案。
1.2.1 測試分析方法
隨著數據處理、圖像分析、計算機技術等的飛速發展，越來越多的測試技術被應用于描述和評價切削表面完整性。目前，主要集中在對切削表面形貌、表面及表層殘余應力、表層微觀結構等的測試分析。
切削表面形貌在微觀上是由凹凸不平的峰谷組成的，這些峰谷的高低、寬窄程度與零件的使用特性具有直接關系。通過合理的測試方法能正確反映表面形貌，使其以圖像和具體數值的形式表現出來，一般來說，表面形貌的測試方法可分為光學測試法和非光學測試法。光學測試方法以非接觸式為主，其具有效率高、對被測表面無損傷、易實現在線檢測等特點，包括掃描共焦顯微測試法、離焦誤差測試法、干涉測試法、全積分散射法等，其中掃描共聚焦顯微測試法和白光干涉測試法較為常用。非光學測試方法以接觸式為主，通過探針和表面之間接觸進行測量，包括機械探針測試法和掃描探針測試法：機械探針測試法的探針與被測表面完全接觸，且操作簡單、技術成熟、應用廣泛，但其效率低，易損傷被測表面，觸頭的狀態影響測量的結果；掃描探針測試法的探針與被測表面的距離通常為幾納米或數十納米，常用掃描探針式測試儀器有掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）。關于表面形貌的二維表征，國內外均有系統完善的評定標準，但由于切削表面形貌的三維特性，應用二維參數不能全面地表征切削表面的形貌信息，因此國內外研究人員在二維表征的基礎上開展了對表面形貌的三維表征及其測量技術的研究。目前，表面形貌三維表征參數很多，但還沒有統一的國內外評定標準。
切削表層殘余應力的存在狀態將會嚴重影響材料的物理力學性能，殘余拉應力能促使疲勞裂紋的形成與擴展，降低疲勞強度；殘余壓應力能阻礙裂紋擴展，提高疲勞強度，因此測量分析切削表面及表層殘余應力十分重要。殘余應力測試技術包括具有一定機械損傷的應力釋放測量方法和無損傷的物理測量方法。機械有損測量方法顧名思義就是會對工件造成一定程度的損傷或破壞，但其技術成熟，應用較為廣泛，通過機械加工的方法，對被測構件進行部分加工或完全剝離，使被測構件上的殘余應力部分釋放或完全釋放，利用電阻應變計測出殘余應力，包括切條法、逐層薄層法、小孔法等，其中盲孔法在工程中應用較為廣泛。無損物理測量法不會損傷工件，有X射線衍射法、中子衍射法、電磁法等，其中X射線衍射法在科學研究和工業生產各領域中應用最為廣泛。但由于X射線穿透深度較小，只能測量一定層深應力，其垂直于表層方向上的應力分量為零，因此它所測量的是二維應力，并且只有通過對樣品逐層剝離，再測量剝離后表層的應力，才能測量材料內部各深度的殘余應力，所以研究人員致力于如何測定三維殘余應力及其沿層深的分布的研究。
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