磨削加工是应用最广的精密加工方法。采用超硬磨料磨削不仅在特定场合可以提高加工精度的稳定性和精度等级,而且扩大了磨削加工的应用范围。在高效加工领域,出现了高速与超高速磨削、缓进给磨削、高效切深磨削等高效磨削方法,其材料去除率甚至能高过通常的车削和铣削加工效率。这些新的磨削加工工艺提高了加工效率,但是仍然存在许多问题,例如:被磨削工件表面被磨削产生的高温烧伤、磨削工具磨损而导致的工件尺寸误差等。而要解决这些问题的关键就是要控制磨削弧区磨削热的产生和约束工件轮廓来控制表面热流密度的分布。为此,本团队提出了一种利用金刚石回转形面约束普通自由磨粒挤磨去除工件材料的磨削方法—超硬磨料砂轮挤磨削方法(简称挤磨削)。本文利用理论分析与实验分析相结合的方法,使用理论与实验结合的方法对挤磨削方法进行科学系统研究,具体研究内容如下:1.挤磨削方法及磨削机理建立挤磨削方法的几何模型,依据挤磨削加工的自由磨粒磨削的特性,采用力学原理分析约束形面下自由磨粒对工件材料的划擦、撞击和挤压过程,建立形面约束下的自由磨粒材料去除的力学模型。并在此基础上,从材料受力、变形出发,依据磨粒运动轨迹及力学模型,分析材料成屑规律,建立了材料去除成屑的理论模型。结合统计学原理,建立挤磨削磨削面区及有效磨粒数的理论模型。2.挤磨削实验平台的搭建搭建包含自调整进给器和自由磨粒液供给循环系统的可满足多因素实验的需求以及控制磨削过程中不同工艺的挤磨削磨削实验平台。3.自由磨粒液的制备制备了配制自由磨粒液专用设备,并通过实验对自由磨粒液配制参数及性能进行了分析和优化。4.电镀结合剂挤磨砂轮的制备搭建了电镀挤磨轮电镀工作站,并通过实验对电镀工艺参数进行了研究,制备了不同金刚石排布方案的电镀金属结合剂超硬磨料挤磨砂轮。5.挤磨削材料去除机理实验研究对挤磨削材料去除及成屑规律进行实验研究,利用超景深显微镜、粗糙度测量仪等仪器设备对实验工件材料表面和磨屑进行观察测量,观察表明挤磨削表面具有自由磨粒挤压形貌,磨屑呈现颗粒状,从而印证了其表面与磨屑成形规律符合建立的挤磨削理论模型。6.基本工艺规律实验研究对影响磨削效果的主要工艺因素分别进行了实验,获得了挤磨削工艺的基本规律:磨削表面粗糙度随自由磨粒液浓度提高而变高;自由磨粒粒经越大表面粗糙度值越高;进给速度主要影响挤磨间隙,间隙与自由磨粒粒径尺寸近似时取得最优的磨削表面;挤磨砂轮挤磨削速度的增加会增加磨削能提高挤磨效率,但是降低了表面粗糙度;提高挤磨削的径向切深可提高挤磨削效率,但过大的切深会使磨削温度上升,应降低工进速度或增大挤磨砂轮挤磨削速度以避免自由磨粒作用时间变长而温度上升进而对磨削产生的损害;挤磨砂轮金刚石排布越致密挤磨削磨削效果越好。