以氮化硅陶瓷为代表的工程陶瓷由于具有高强度、高硬度、高弹性模量、低密度、耐高温、耐腐蚀等优点被广泛应用于航空航天、精密机械、电工电子、军事设备等领域中。目前,工程陶瓷材料主要以机械加工的方法为主,由于陶瓷本身的硬脆特性,磨削加工成为其主要的加工方式。磨削加工与其它加工方式不同,磨削过程中磨削功率大且绝大多数都以热的形成进行转化,导致了磨削区的温度急剧升高。一方面,表面温度过高会对陶瓷表面质量、加工精度、加工效率、砂轮性能有很大影响;另一方面,陶瓷材料因为导热率较低,抗热冲击性能差,严重时会在磨削表面形成烧伤与热裂纹,极大影响其使用性能与寿命。本文以热等静压氮化硅陶瓷为研究对象,以磨削后表面质量为出发点,研究磨削热特性对表面质量的影响。首先综述了磨削热与表面质量的研究现状,其次总结了陶瓷材料的去除机理与表面成形机制,分析了去除机理对表面质量的影响。通过有限元仿真和实验对比分析得出磨削热特性的过程参量与磨削参数的关系。最后,分析磨削热特性对表面质量的影响。具体内容如下:(1)总结和分析了工程陶瓷磨削热量分配比模型、磨削热源模型、磨削热特性仿真、磨削热特性实验、磨削温度的测量方法、磨削热对表面质量影响的相关现状,并找出其中存在的不足,制定了本文研究内容。(2)总结了陶瓷材料的去除机理和表面形成过程,主要分析了去除过程中纵向裂纹和横向裂纹扩展对材料的影响以及最大未变形切屑厚度对去除方式的影响,并通过表面破碎损伤模型阐述了表面破碎率主要受材料性能、砂轮属性和磨削工艺的影响。探讨了材料去除机理对表面形貌和表面粗糙度的影响,并得出了表面粗糙度与表面去除方式的关系,为研究磨削热对表面质量的影响提供理论基础。(3)建立了单颗金刚石磨粒磨削氮化硅陶瓷工件的有限元仿真模型,通过实验与仿真对比分析得出了磨削参数对磨削力、磨削温度和比磨削能的影响。通过大量实验得到了磨削参数对表面粗糙度和去除方式的影响规律,并分析得出了磨削力、比磨削能、表面粗糙度和去除方式四者之间的关系。(4)根据磨屑成形理论和传热学理论通过反求法建立了磨削区的热量分配比模型,并通过磨削实验得出了磨削参数与传入砂轮、传入工件和磨屑带走的热量分配比关系。后研究了磨削热特性对表面质量的影响情况,找出了适宜磨削温度区间、磨削热对裂纹扩展的影响、表面烧伤与变质层的成分,并提出了磨削热的控制措施。