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切削加工表面残余应力研究综述
切削加工是材料加工的基本方法之一，具有高效、精度高、灵活多变等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。切削加工过程中，由于刀具与工件之间的相对运动，形成了一定的表面残余应力。表面残余应力是指材料表面上剩余的应力状态，是切削加工的一个普遍问题，对工件性能有一定的影响。本文将就表面残余应力的概念、机理、测量方法以及控制方法进行综述分析。
一、表面残余应力的概念
表面残余应力主要包括两个方面：剪切残余应力和拉伸残余应力。剪切残余应力是由于切削力的切削作用引起，其作用方向与刀边垂直，通常是在0.1-0.3mm的表层产生，其大小与切削参数、材料的物理力学性质以及刀具情况等因素有关；拉伸残余应力是由于材料表面的压应力分布不均匀产生的，是剪应力引起的，它的方向平行于材料表面，也是通常在0.1-0.3mm的表层产生。
表面残余应力是材料加工过程中不可避免的现象。当材料处于相对平衡的应力状态时，其表面产生的应力会尽可能地使其逐渐达到平衡状态，而当材料上有局部应力时，就会影响其逐渐趋于平衡的过程，这就出现了表面残余应力。
二、表面残余应力的机理
表面残余应力的机理是复杂的，它涉及到切削过程的多个因素。一般来说，表面残余应力的产生可以归结为以下几种原因：
（1）切削力导致的应变和应力分布不均匀。在切削过程中，刀具对工件的切削力会引起局部变形和应力集中，导致表面残余应力的产生。
（2）塑性变形和热变形也是导致表面残余应力的因素之一，这是由于切削过程中工件表面受到高温和高应变的影响，从而引起了塑性变形和热变形，导致表面残余应力的产生。
（3）材料的特性也是导致表面残余应力的重要因素之一。不同材料的表面残余应力不同，一些有机材料，例如聚合物，易受到剪切残余应力和拉伸残余应力的影响。
三、表面残余应力的测量方法
目前，测量表面残余应力的方法主要分为经验法和非经验法两种方法。
（1）经验法主要包括剪应力法、X光应力测量法、栅栏方法、中和切片测量法等，这些方法需要对待测工件进行一些预处理，通过实验和计算来测得表面残余应力的值。
（2）非经验法主要包括全息干涉法、拉曼光谱法、电磁法等方法，这些方法通过测量材料表面的物理性质来推导其表面残余应力的值，不需要进行预处理。
总体来说，表面残余应力的测量方法具有不同的优缺点，应根据实际需求进行选择。
四、控制表面残余应力的方法
为了控制表面残余应力，实际上有很多方法可以采用。下面简单介绍几种方法。
（1）工艺控制方法。通过控制切削参数、切削速度、刀具材料、冷却液等，减少或消除表面残余应力的产生。
（2）热处理方法。通过热处理对加工后的工件进行改性，消除表面残余应力，提高工件强度。
（3）应力消除方法。利用淬火或爆炸发泡等方法将高应力区域部分重新塑性化，使应力得到消除。
（4）切削轨迹优化方法。通过优化切削轨迹来降低工件表面受力集中，减少表面残余应力的产生。
五、结论
综上所述，表面残余应力是切削加工中常见的问题，会对工件的性能产生一定的影响。控制表面残余应力的方法多种多样，应根据实际情况进行选择和应用。在日常生产中，我们应该尽可能地采取技术手段和控制措施，提高产品的质量，以保障人们的生命财产安全。