超高速磨削技术具有高效率、高精度等特征,在加工制造领域应用非常广泛,但是超高速磨削理论与传统磨削理论有较大区别。鉴于整体研究磨削过程较为困难,所以采用研究单颗磨粒的切削过程的方法来研究磨削机理。应用有限元软件仿真的方法代替实验方法研究单颗磨粒切削过程及机理,为超高速磨削工艺的工程应用奠定基础。本文基于有限元分析方法对单颗磨粒超高速磨削45钢过程进行仿真研究,结合单颗磨粒高速磨削实验,开展如下研究工作:1.分析单颗磨粒球顶圆锥体简化模型;研究单颗磨粒磨削工件材料过程中的弹性划擦、耕犁和切屑形成三个阶段,分析磨粒切削过程中的材料变形特性;设立单颗磨粒的第一道磨削接触弧长和基本的磨削痕迹接触弧长度理论公式,从切削变形力和摩擦力两个方面研究了单颗磨粒磨削力公式。2.建立45钢材料模型,设计45钢材料本构方程和断裂准则。建立单颗磨粒切削仿真的几何模型,定义材料属性、接触关系、载荷及边界条件,对模型单元进行划分,为单颗磨粒切削仿真试验做好准备工作。3.对不同磨粒切削速度、切削深度和前角角度等因素下,工件材料的切削应力和塑性变形分布进行仿真分析,研究不同磨削工艺参数对工件材料切削应力和塑性变形的影响规律。4.完成不同磨削工艺参数的单颗磨粒磨削45钢实验,研究不同参数下磨削力的分布情况,分析磨削沟痕形状特点。