磨削加工技术的发展实现了在现代机械制造中的精密和超精密加工,满足了人们对产品高精度和高品质的需求,常作为加工的最后一道工序,广泛应用于汽车、电力、船舶、冶金、军工、航天等行业领域。超高速磨削是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术,它能够极大地提高生产效率、提高零件表面加工质量、实现难加工材料的精密加工,是目前国内外磨削技术的发展趋势。磨削加工在切除单位体积材料时需要非常高的能量输入,并且大部分会以热能的形式进入工件,导致磨削区的温度升高。磨削力起源于工件与砂轮接触时产生的弹性变形、塑性变形、以及磨料和结合剂与工件表面之间的摩擦作用。磨削热与磨削力可以反映出磨削过程的基本特征,是研究磨削过程的重要参数。同时,它们对磨削工艺的制定和表面、亚表面损伤都有影响,也是评价材料可磨削性优劣的重要指标。因此,本课题即是围绕磨削加工中的温度和磨削力两项要素展开一系列相关的实验研究。本文主要对高速外圆磨削中温度与磨削力的测试方法和原理进行深入研究并介绍了相应的测试传感器的研制与改进,针对难加工材料如钛合金和工程陶瓷的在磨削加工中呈现的特征,制定相关实验方案,搭建实验测试平台并进行相关实验。本课题的主要研究内容及成果如下：(1)高速外圆磨削温度和磨削力的测试方法研究。总结各类磨削温度及力的测试原理与方法,比较它们各自的优缺点,依据实验的实际工况,确定本实验的测试方法为热电偶测温法与压电式测力法。(2)设计制作热电偶测温传感器。外圆磨削温度的测试较为复杂,容易受到工件转动及信号传输等问题的影响。本课题采用双极回路开放式热电偶结构分别成功测试到了钛合金TC4与工程陶瓷Sic等难加工材料的磨削温度,并创造性地使用了多点测温技术,增加了实验数据分析的可靠性与精确性。提高了实验测试的精确度。(3)制定实验方案与相关误差分析。在分析钛合金TC4和碳化硅陶瓷材料的性能的基础上,依据现有的实验条件,提出了相应的实验方案并搭建可应用于现场测试的实验平台。从热电偶的冷端补偿、传热与动态误差、测试仪器等方面对热电偶传感器用于温度信号测试的相关误差进行了详尽的分析,并指出其误差来源,以求最大限度地提高实验测试结果的精确度。(4)对磨削热力测试结果的相关因素分析。本研究分别对各磨削工艺参数、工件材料等进行了实验,并对实验数据进行处理和分析。在此基础上阐述了砂轮线速度、工件转速、磨削深度等工艺参数对磨削温度、磨削力、比磨削能等因素的影响机制,并对难加工材料去除机理进行了较为深入的分析。