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多晶CBN(以下简称PCBN)磨粒由微晶CBN颗粒和AlN粘结剂材料在高温高压条件下烧结而成。理论上,该类磨粒特殊的微结构使得它在磨削过程中能够通过微破碎以实现砂轮自锐,避免了普通单晶CBN磨粒主要发生磨耗磨损与大块破碎的弊端,从而确保砂轮能够长时稳定地保持高锋利度。因此,单层钎焊PCBN砂轮成为了难加工材料高速/超高速磨削加工的重要工具。但是,现阶段相关研究仍停留在PCBN磨粒破碎形貌表征、破碎类型分类等定性层面,缺乏关于PCBN磨粒破碎的影响因素与作用机理研究,导致主要依靠经验确定磨削参数以期望控制PCBN磨粒的微破碎自锐行为,这严重限制了PCBN砂轮超高速磨削潜能的发挥。有鉴于此,本文提出开展面向单层钎焊砂轮的PCBN磨粒破碎机理研究。拟建立PCBN磨粒破碎过程的有限元仿真模型,分别从PCBN材料特性和磨削参数两个方面研究PCBN磨粒破碎机理,由此回答PCBN磨粒破碎的内因与外因问题,并提出磨粒微破碎控制策略。本文的主要研究工作与取得的成果如下:(1)通过对比分析确定了使用Neper开源软件构建PCBN磨粒几何模型维诺图,分别建立了磨粒二维和三维几何模型与破碎模型。根据影响PCBN磨粒破碎的内因(即材料特性)与外因(即磨削参数),确定了破碎模型的边界条件和载荷参数,由此建立了PCBN磨粒破碎机理研究的有限元仿真模型。(2)基于二维破碎模型,阐明了PCBN磨粒破碎过程中应变能、动能、表面能之间的能量转换行为,确定采用PCBN磨粒整体的断裂能释放率作为评价断裂韧性的指标。在此基础上,探讨了磨粒内部晶界强度比值、CBN微晶颗粒尺寸、等效应变率对PCBN磨粒破碎形式与断裂韧性的影响规律,据此优选了磨粒内部晶界强度比值与相应的微晶颗粒尺寸。发现了PCBN磨粒断裂韧性的应变率强化现象,由此确证了PCBN磨粒应用于高速/超高速磨削的内在优势。(3)通过PCBN磨粒磨削GH4169镍基合金实验,阐明了PCBN磨粒磨损形貌的演变规律与磨削力的变化趋势。将优选的微晶颗粒尺寸和晶界强度比值导入PCBN磨粒的三维破碎模型,探明了单颗磨粒切厚和磨削速度影响PCBN磨粒破碎行为的作用机制,由此优选了有利于PCBN磨粒微破碎的工艺参数范围,即单颗磨粒切厚0.2μm~0.4μm、磨削速度高于60m/s,并完成了实验验证。