砂轮磨切加工技术是利用薄片砂轮的高速旋转通过磨粒对工件材料的不断磨削,从而实现对钢、铁、铜等金属材料和木材、石材等非金属材料进行切断的加工方法,广泛应用于机械、冶金、化工、建筑以及汽车制造等领域。然而,由于砂轮片表面的磨粒形貌多样、分布不规则且有效磨粒数量很难确定等问题,一直都是薄砂轮片磨切加工过程中实现精确化、平稳化和高效化的难点所在。因此,如何能够详细描述薄砂轮片磨切负载特性,有效建立薄砂轮片磨切负载数学模型,对提高关键零部件的加工精度、生产效率以及节约成本等有非常重要的理论研究价值和工程实际效益。基于此,本论文的主要工作如下:(1)设计并改进自动进给砂轮磨切装置,搭建磨切负载特性试验平台。根据伺服电机和三相交流异步电动机特性,设计5种进给速度和4种磨切速度,进行磨切试验。(2)建立薄砂轮片磨切负载特性数学模型。首先,提出磨切力由“磨削力”和“切割力”共同组成;其次,综合考虑磨粒形貌、单磨粒磨削深度、磨粒与工件接触弧长以及有效磨粒数,分别建立磨削负载数学模型和切割负载数学模型;然后,通过引入磨粒高度系数模型和有效磨粒系数模型优化了磨切负载特性模型;最后,根据磨削力和切割力占比不同原则,建立多磨粒磨切负载特性模型。仿真和试验对比结果表明:(a)将磨粒抽象为随机分布的刚性多面体,基于数理统计方法,发现磨粒凸出高度服从瑞利分布,引入磨粒高度系数ε模型,结合磨粒与工件动态基础弧长,提出并优化了磨切负载数学模型。相对传统模型,降低了10%的仿真误差。(b)根据概率统计方法,引入有效磨粒系数模型,综合考虑单磨粒磨削负载影响因素,建立多磨粒磨切负载特性数学模型,相对传统模型,降低了5.6%的仿真误差。(c)综合考虑磨粒高度系数ε和有效磨粒数η可以更加准确的建立磨切负载数学模型,其仿真与实验误差不超过7.8%,具有较好的计算精度和稳定性,为实际磨切加工中工艺参数优化提供良好的理论支撑与技术指导。