模具加工之砂轮与单颗磨粒加工

第51 卷第 4 期2024年4 月Vol.51，No.4Apr. 2024湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University（Natural Sciences）结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究周飞1，2，许金凯1，2†，张文通1，2，于化东3（1.长春理工大学机电工程学院，吉林长春 130022；2.长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室，吉林长春 130022；3.吉林大学机械与航空航天工程学院，吉林长春 130025）摘要：针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题，提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割（Wire Electrical Discharge Machining， WEDM）技术对砂轮表面进行结构化修整，利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构，研究顺磨和逆磨方式下，结构化砂轮磨削速度、磨削深度和进给速度对蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度的影响规律.研究结果表明，结构化砂轮磨削蓝宝石表面微沟槽形貌基本完整，且相对120 µm的加工深度，尺寸误差仅为1.4 µm，微沟槽的垂直度较好，垂直度偏差仅为4.9°；顺、逆磨方式下，随着磨削速度增大，磨削深度和进给速度减小，都可以减小蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度；相较于逆磨方式，顺磨方式下微沟槽底面微坑较小，底面质量更优；在较优加工参数砂轮磨削速度35 m/s、磨削深度1 µm、工件进给速度200 mm/min下，表面粗糙度从4.487 µm降低至2.923 µm.关键词：蓝宝石；磨削；表面粗糙度；结构化砂轮；磨削方式；微沟槽中图分类号：O786 文献标志码：AResearch on Quality of Bottom Surface of Sapphire Micro-grooves Groundby Structured Grinding WheelsZHOU Fei1，2，XU Jinkai1，2†，ZHANG Wentong1，2，YU Huadong3（1.School of Mechanical and Electrical Engineering， Changchun University of Science and Technology， Changchun 130022， China；2.Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing，Changchun University of Science and Technology， Changchun 130022， China；3.School of Mechanical and Aerospace Engineering， Jilin University， Changchun 130025， China）Abstract：Aiming at the problem of difficult machining of micro-structured surfaces of super-hard materials such as sapphire， a microstructure technology for grinding surfaces based on structured grinding wheels is proposed. In this paper， the surface of the grinding wheel is structured through Wire Electrical Discharge Machining（WEDM）technology， and the structurally dressed wheel was utilized to grind the microstructure of the sapphire surface. The influence law of structured wheel grinding speed，grinding depth，and feed rate on the surface roughness at the bottom of sapphire microgrooves in both down and up grinding modes was carried out. The results show that the∗收稿日期：2023-10-14基金项目：吉林省重大科技专项（20230301005GX），Major Science and Technology Special Project of Jilin Province （20230301005GX）；吉林省创新创业人才资助项目（2021Z002），Jilin Innovation and Entrepreneurship Talent Funding Project （2021Z002）作者简介：周飞（1994—），男，安徽铜陵人，长春理工大学博士研究生† 通信联系人，E-mail：********************文章编号：1674-2974（2024）04-0020-07DOI：10.16339/ki.hdxbzkb.2024166第 4 期周飞等：结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究microgroove morphology of the sapphire surface ground by the structured wheel is basically complete，the dimensional error is only 1.4 µm relative to the cutting depth of 120 µm，and the perpendicularity of the microgrooves is better， with a perpendicularity deviation of only 4.9°； The surface roughness at the bottom of the sapphire microgroove can be reduced by increasing the grinding speed and decreasing the grinding depth and feed rate in both down and up grinding modes；Compared with the up-grinding method，the micro-pits on the bottom surface of the micro-groove are smaller， and the bottom surface quality is better in the down-grinding method. The bottom surface roughness is reduced from 4.487 µm to 2.923 µm under the better machining parameters of grinding speed of 35 m/s， grinding depth of 1 µm， and workpiece feed speed of 200 mm/min.Key words：sapphire；grinding；surface roughness；structured grinding wheels；grinding method；microgroove蓝宝石材料具有良好光学性能和较高化学稳定性，而且强度高、硬度大、耐磨损，广泛用于航空航天、集成电路及光电工程等领域［1-4］. 蓝宝石材料因强度高、硬度大，是典型的难加工硬脆材料，而磨削加工是硬脆材料最主要的加工方法.一些学者针对硬脆材料的磨削加工进行了大量的研究［5-10］. Ren等［11］研究了磨削参数和各种微磨具对工件表面磨削质量的影响，并采用电镀金刚石微磨具对单晶硅进行磨削试验，研究结果表明，进给速度是影响其表面粗糙度最显著的因素.Li等［12］基于多步磨削工艺，研究了轮速对Zerodur 微晶玻璃表面形貌、表面粗糙度和亚表面损伤的影响，分析结果表明，提高轮速可以抑制脆性断裂的发生和扩展，使得微坑和微裂纹越来越少，塑性流动的迹象越来越明显.Gong等［13］通过试验研究了螺旋微磨具对蓝宝石表面质量、边缘断裂特征和亚表面损伤行为的影响，并分析了螺旋微细磨具的几何结构和磨削参数对蓝宝石表面形貌、截面轮廓高度和表面粗糙度的影响. Sun等［14］对比研究了具有微细螺旋容屑槽的微细磨具与普通圆柱形微细磨具磨削蓝宝石过程，研究发现，具有微细螺旋容屑槽的微细磨具在促进碎屑排出和提高耐磨性方面表现出优异的性能，但螺旋容屑槽的存在显著影响晶粒分布、磨削/微磨削过程中的接触面积和表面生成机制；节距长度的增加会使微细螺旋容屑槽的微细磨具难以实现蓝宝石的塑性区域加工，但与普通微细磨具相比，这种新型微细磨具在高进给速度下有可能获得更好的表面质量.Lu 等［15］采用干式放电修整技术，获得了高晶粒突起和锐利的微晶粒切割边缘，研究了砂轮转速、切削深度和进给速度等磨削工艺参数对蓝宝石磨削表面质量、磨削力和磨削力比的影响，揭示了磨削力与磨削表面质量之间的关系，结果表明，采用干式电火花修整的粗金刚石砂轮表面的晶粒突出高度可以达到168.5 µm，磨削的蓝宝石表面最小线粗糙度R a和表面粗糙度S a分别为0.194 µm和0.736 µm. Zhang等［16］对用于蓝宝石磨削的固定磨粒金刚石磨具进行了研究，开发了4种不同晶粒尺寸（40 µm、20 µm、7 µm、2.5 µm）的陶瓷树脂复合结合剂金刚石磨具；使用开发的金刚石磨具进行磨削试验，通过比较蓝宝石的表面粗糙度和材料去除率来评估4种磨具的磨削性能；试验结果表明，随着晶粒尺寸的增加，材料去除率和表面粗糙度均增加.然而，在磨削加工过程中，顺、逆磨削方式对其加工表面质量有着非常显著的影响［17］.Xiao等［18］采用顺、逆磨削方式进行了镍基高温合金砂带磨削试验，研究了磨削比、表面粗糙度和表面残余应力.研究结果表明，顺磨方式下的材料去除率较低，但具有较高的磨削比；而逆磨方式下的磨削表面粗糙度较大.对于磨削表层中的残余应力，逆磨方式下的残余应力是顺磨的2.23倍，并且均以残余压应力形式存在. Setti等［19］采用顺、逆磨削方式进行了16MnCr5硬化钢磨削试验.通过对比两种磨削方式下的磨削表面微观形貌，发现顺、逆磨削模式之间存在明显差异，这与铣削过程中的表面形貌生成类似. Liu等［20］在表面磨削硬化试验的基础上，对65Mn钢的磨削硬化质量进行了研究.研究结果表明，随着磨削方式的改变，硬化层的均匀性和深度发生了相应变化，较大切削深度和较小工作台速度以及顺-逆磨削或顺-逆-顺磨削的磨削方法相结合，可以有效地控制硬化工件的深度和均匀性，从而提高磨削硬化的质量.21湖南大学学报（自然科学版）2024 年综上所述，尽管一些学者对磨削加工进行了大量的研究，并取得许多阶段性成果.但磨削方式对蓝宝石微沟槽底面质量的研究却鲜有报道.为此，本文研究了顺、逆磨削方式下，砂轮线速度、磨削深度和进给速度对蓝宝石微沟槽底面质量的影响规律，这一研究为蓝宝石高精度、低损伤的微结构表面加工提供了一定的指导意义.1 不同磨削方式下砂轮的磨削特性在砂轮磨削加工过程中，根据砂轮与工件接触点处相对运动关系，可将磨削方式分为顺磨和逆磨.不同磨削方式下砂轮的磨削过程示意图如图1所示.通过分析顺、逆磨削过程可知，当采用逆磨方式时，磨削过程中的切削厚度从零开始增大至最大值后迅速减小至零，整个磨削过程由滑擦、耕犁、切削3个阶段构成. 使得砂轮磨粒经过整个磨削过程时，产生的热量在磨削弧区内可以得到充分的消散，导致材料在一定程度上温度有所降低，材料软化效应降低. 当采用顺磨方式时，在整个磨削过程中，磨粒几乎不经过滑擦而直接进入耕犁和切削2个阶段，这将导致材料在处于磨削弧区内温度相对逆磨方式而言较大，材料软化效应明显.根据Kaczmarek［21］的研究，在磨削加工过程中，砂轮磨粒以及磨削方式对单颗磨粒平均未变形切屑厚度有显著影响，其公式为：h m=v w v s±2v w b B l（1）式中：h m为单颗磨粒的未变形切屑厚度；v s为砂轮线速度；v w为工件进给速度；b为砂轮有效磨削宽度；B 为砂轮宽度；l为砂轮工作面上磨粒间的平均距离；a p 为磨削深度；d s为砂轮直径；+指逆磨；-指顺磨.由式（1）可知，在顺、逆磨削过程中，单颗磨粒平均未变形切屑不相等，顺磨时的单颗磨粒平均未变形切屑厚度要大于逆磨时的单颗磨粒平均未变形切屑厚度，这将导致顺磨方式下磨削力大于逆磨方式. 而磨削过程中做功与磨削力直接相关，顺磨方式下磨削力大于逆磨，则顺磨方式下磨削力做功比逆磨方式下做功多，这也将导致顺磨方式下将产生更多热量，最终促使顺磨过程中的磨削温度比逆磨高，材料软化效应明显.2 试验过程2.1 磨削试验本节将进行蓝宝石表面微沟槽磨削试验，首先利用电火花线切割技术修整结构化砂轮，然后，采用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微沟槽. 使用电火花线切割加工设备对砂轮进行跨尺度结构化修整，如图2所示. 本研究使用的砂轮为树脂和金属复合结合剂金刚石砂轮，磨粒粒度为240#，砂轮直径为210 mm，砂轮宽度为20 mm，砂轮实物图如图3（a）所示，经电火花线切割修整后的结构化砂轮实物图如图3（b）所示.（a）顺磨（b）逆磨图1 不同磨削方式下砂轮的磨削过程示意图Fig.1 Schematic diagram of the grinding process of the grindingwheel under different grinding methods（a）电火花线切割加工装置（b）局部放大图图2 电火花线切割加工系统Fig.2 Wire electrical discharge machining system（a）未结构化砂轮（b）结构化砂轮图3 砂轮Fig.3 Grinding wheel22第 4 期周飞等：结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究修整的结构化砂轮表面微凸起宽度为900 µm.在精密磨床（BLOHM Orbit 36）上进行蓝宝石表面微沟槽磨削试验，其最小分辨率可以达到 0.001 mm，最大砂轮线速度可达到50 m/s，最大转速可达7 000 r/min，磨削试验系统如图4所示，磨削试验之前，使用平衡支架对砂轮进行静平衡.由于蓝宝石属于单晶材料，不同晶面上的力学性能不同. 本研究选用了晶面间距最大的C面蓝宝石作为磨削试样，晶面间距越大，相邻原子层之间的结合能越弱，因此C面蓝宝石材料最容易去除［22］. 所用试件尺寸的长、宽、高分别为10 mm、10 mm、3 mm，其主要性能参数如表1所示.顺磨方式下，蓝宝石表面微结构SEM图如图5所示.由图5可知，结构化砂轮磨削蓝宝石表面微沟槽形貌基本完整，微沟槽宽度相对于结构化砂轮表面微凸起宽度的尺寸误差仅为1.5%.此外，测量了蓝宝石表面微沟槽的高度，相对120 µm的设计加工深度，尺寸误差仅为1.4 µm，如图6所示.从图6可以看出，微沟槽的垂直度较好，垂直度偏差仅为4.9°.（a）磨削装置图（b）局部放大图图4 磨削试验系统Fig.4 Grinding experimental system表1 蓝宝石材料的性能参数［4］Tab.1 Performance parameters of the sapphire materials ［4］位置垂直C面平行C面熔点/℃2 0502 050导热系数/［W/（m·K）］23~4026~40热膨胀系数/（10-6℃-1）5.0~8.316.6~9.03莫氏硬度99维氏硬度/GPa18~2016~17密度/（g·cm-3）3.97~3.993.97~3.99抗压强度/MPa2 000~2 9402 000~2 940拉伸强度/MPa335~400335~400弯曲强度/MPa1 5401 030弹性模量/GPa345~494345~494泊松比0.27~0.300.27~0.30（a）微沟槽（b）局部放大图图5 蓝宝石表面微结构SEM图Fig.5 Microstructural SEM images of the sapphire surface（a）横截面（b）局部放大图图6 微沟槽SEM图Fig.6 SEM images of microgroove23湖南大学学报（自然科学版）2024 年所修整的结构化砂轮表面微凸起宽度为873 µm. 在精密磨床（BLOHM Orbit 36）上进行蓝宝石表面微沟槽磨削试验，磨削试验系统如图4所示，磨削试验之前，使用平衡支架对砂轮进行静平衡.2.2 试验设计和测量磨削试验在缓进给模式下，探究磨削过程中2种磨削方式和磨削参数（砂轮线速度v s，磨削深度a p和进给速度v f）对微沟槽底面质量的影响规律. 为了节约时间和试验成本，每个因素取四个水平，不同磨削方式下的磨削参数如表2所示. 在所有试验中，都使用了水基磨削液.采用激光共聚焦显微镜作为测量微沟槽底面形貌的仪器，以确定蓝宝石微沟槽底面三维形态及表面粗糙度；采用扫描电子显微镜观测蓝宝石微沟槽底面微观形貌，以确定微沟槽底面形貌和材料去除机制；采用接触式粗糙度测量仪用于测量微沟槽底面的粗糙度.在蓝宝石微沟槽底面粗糙度测量过程中，为了减小试验结果的误差，每个试件测量5组数据，去掉试验数据中的最大值和最小值，试验结果采用3组数据的平均值，以确保其结果可靠性和重复性.3 结果和讨论3.1 不同磨削方式下砂轮线速度对微沟槽底面质量的影响砂轮线速度v s对微沟槽底面粗糙度R a的影响如图7所示.由图7可知，在顺、逆磨方式下，随着砂轮线速度v s逐渐增加，蓝宝石微沟槽底面粗糙度R a逐渐减小. 这是因为随着砂轮线速度v s增大，最大未变形切削厚度减小，单颗金刚石磨粒磨削力减小，比磨削能增加，增加了蓝宝石磨削时塑性去除所占比例，所以蓝宝石微沟槽底面粗糙度R a呈现下降趋势. 由此可见，适当提高砂轮线速度，可以获得较好的蓝宝石微沟槽底面质量. 随着砂轮线速度增大，相较于逆磨方式，顺磨方式下蓝宝石微沟槽底面粗糙度较小，表面质量更优.3.2 不同磨削方式下磨削深度对微沟槽底面质量的影响磨削深度a p对微沟槽底面粗糙度R a的影响如图8所示.由图8可知，在顺、逆磨方式下，随着磨削深度a p增加，微沟槽底面粗糙度R a总体上呈增大趋势. 这是因为随着磨削深度a p增加，磨粒对工件表面划痕加深，当磨削层厚度超过材料的脆-塑性转变临界深度时，蓝宝石表面材料去除机理由大量的塑性去除逐步转化为以脆性去除为主，从而导致蓝宝石微沟槽底面粗糙度值升高.随着磨削深度a p增大，相较于逆磨方式，顺磨方式下蓝宝石微沟槽底面粗糙度R a 整体较小.表2 磨削参数Tab.2 Grinding parameters水平1 2 3 4砂轮线速度v s/（m·s-1）5152535磨削深度a p/µm1246进给速度v f /（mm·min-1）200400600800图7 砂轮线速度v s对微沟槽底面粗糙度R a的影响Fig.7 Effect of grinding speed v s on the bottom roughnessR aof microgroove图8 磨削深度a p对微沟槽底面粗糙度R a的影响Fig.8 Effect of grinding depth a p on the bottom roughnessR a of microgroove24第 4 期周飞等：结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究3.3 不同磨削方式下进给速度对微沟槽底面质量的影响进给速度v f对微沟槽底面粗糙度R a的影响如图9所示. 由图9可知，在顺、逆磨方式下，随着进给速度v f逐渐增大，蓝宝石微沟槽底面粗糙度随之增大. 其原因是：当进给速度增大时，单颗磨粒参与的加工次数减少，促使磨削区热量积累减少，塑性去除所占比例减小；同时单颗磨粒的磨削厚度增加，材料的去除率增加，因此磨削表面粗糙度随之增大.实践证明，适当减小进给速度有助于提高微沟槽底面质量. 由图9可以得出，相较于逆磨方式，顺磨方式下蓝宝石微沟槽底面粗糙度R a整体偏小，获得的微沟槽底面质量较优.4 试验结果验证根据所研究磨削参数范围内的蓝宝石微沟槽底面粗糙度的影响规律，取相同磨削参数：砂轮线速度v s为35 m/s，磨削深度a p为1 µm，工件进给速度v f为200 mm/min.在该磨削参数下通过电子扫描显微镜对磨削后蓝宝石表面微沟槽底面进行观察，不同磨削方式下微沟槽底面SEM图如图10所示.由图10可知，顺磨方式下，蓝宝石微沟槽底面形貌变化比较均匀，表面微坑较小；而逆磨方式下，蓝宝石微沟槽底面形貌变化较大，表面微坑较大，这表明了顺磨方式在表面质量上具有显著优势.采用激光共聚焦显微镜测量顺、逆方式下蓝宝石微沟槽底面三维形貌，如图11所示.由图11可知，蓝宝石微沟槽底面存在高度和宽度不同的波峰和波谷，这种波峰和波谷间接地反映出蓝宝石微沟槽底面质量.相较于逆磨方式，顺磨方式下蓝宝石微沟槽底面表面粗糙度S a从4.487 µm降低至2.923 µm，获得的微沟槽底面表面质量较优.图9 进给速度v f对微沟槽底面粗糙度R a的影响Fig.9 Effect of feed speed v f on the bottom roughnessR aof microgroove（a）顺磨方式（b）逆磨方式图10 不同磨削方式下微沟槽底面SEM图Fig.10 SEM images of the bottom surface of microgrooves underdifferent grinding methods（a）顺磨方式（b）逆磨方式图11 不同磨削方式下微沟槽底面三维形貌图Fig.11 Three-dimensional morphology of the bottom surface ofmicrogrooves under different grinding methods25湖南大学学报（自然科学版）2024 年5 结论本文研究了顺、逆磨方式下，砂轮线速度，磨削深度和工件进给速度对蓝宝石微沟槽底面质量的影响规律. 主要发现可总结如下：1）蓝宝石微沟槽磨削加工时，微沟槽底面粗糙度随磨削参数的变化而变化，选择合适的磨削参数有利于提高蓝宝石微沟槽表面加工效率，并且获得较好的微沟槽底面质量.2）研究结果表明，提高砂轮线速度，减小磨削深度和进给速度可以有效抑制蓝宝石磨削底面脆性断裂的发生，减小蓝宝石微沟槽底面微坑尺寸. 3）在相同磨削参数条件下，顺磨方式下蓝宝石微沟槽底面质量优于逆磨方式下微沟槽底面质量. 这一研究为实现蓝宝石微沟槽的低损伤和高效率加工提供了一定的指导意义.参考文献［1］KATYBA G M，ZAYTSEV K I，DOLGANOVA I N，et al．Sapphire shaped crystals for waveguiding，sensing and exposureapplications［J］．Progress in Crystal Growth and Characterizationof Materials，2018，64（4）：133-151．［2］KATYBA G M，ZAYTSEV K I，DOLGANOVA I N，et al．Sapphire waveguides and fibers for terahertz applications［J］．Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials，2021，67（3）：100523．［3］KATYBA G M，CHERNOMYRDIN N V，DOLGANOVA I N，et al．Step-index sapphire fiber and its application in a terahertz near-field microscopy［C］//Proceeding SPIE 11164，Millimetre Waveand Terahertz Sensors and Technology Ⅻ. 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成形磨削的加工原理
成形磨削是一种通过磨削砂轮的旋转来加工工件的方法。

它的加工原理主要包括以下几个步骤：
1. 砂轮进给：砂轮被安装在磨床的主轴上，并以高速旋转。

工件被安装在工作台上，然后由工作台控制移动。

砂轮和工件之间有一个逐渐减小的间隙。

2. 磨粒切削：砂轮的旋转会使磨粒与工件接触并切削工件表面。

磨粒是在砂轮上固定的砂粒，具有尖锐的边缘。

当磨粒与工件接触时，通过切削和抛光的作用，将工件表面的材料去除。

3. 磨屑去除：在磨削过程中，被去除的工件材料以磨屑的形式产生。

这些磨屑会被冲洗液或喷气等方法及时清除，以防止堵塞磨削过程并影响加工质量。

4. 磨削力的形成：在磨削过程中，磨粒对工件表面施加力，使其发生变形和剥离。

这些力包括切削力、磨削力和垂向力。

切削力是指磨粒对工件的切割力，垂向力是指砂轮对工件施加的垂直力，磨削力是指切削力和垂向力的合力。

总的来说，成形磨削通过砂轮的旋转和磨粒的切削作用，将工件表面的材料去除，从而达到精加工和改善工件表面质量的目的。

加工原理的关键在于砂轮和工件之间的切削作用和力的相互作用。

２０２１年５月第４９卷第９期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＭａｙ２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ ９ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ ０９ ０３３本文引用格式：李征，刘飞，文振华．磨削加工硬脆材料的延性域研究进展［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（９）：１７７－１８１．ＬＩＺｈｅｎｇ，ＬＩＵＦｅｉ，ＷＥＮＺｈｅｎｈｕａ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｄｕｃｔｉｌｉｔｙｄｏｍａｉｎｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ｍａ⁃ｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（９）：１７７－１８１．收稿日期：２０２０－０１－０７基金项目：国家自然科学基金面上项目（５１９７５５３９）；航空科学基金项目（２０１８ＺＤ５５００８）；河南省科技攻关项目（２１２１０２２１００５７）；河南省高等学校重点科研项目（２１Ａ４６００２５；１９Ａ４６００３０）作者简介：李征（１９８２ ），男，博士，讲师，主要研究方向为难加工材料的磨削加工技术㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｚ１９８２１３１＠１６３ ｃｏｍ㊂磨削加工硬脆材料的延性域研究进展李征１，２，刘飞３，文振华１（１ 郑州航空工业管理学院航空工程学院，河南郑州４５００４６；２ 南京航空航天大学机电学院，江苏南京２１００１６；３ 河南科技大学机电工程学院，河南洛阳４７１００３）摘要：为实现硬脆材料在磨削过程中处于延性域加工，以提高材料的表面质量㊁增加材料的使用寿命，使材料具有优良的抗疲劳㊁耐磨损性能，从试验研究㊁理论建模㊁仿真分析３个方面介绍了国内外学者对硬脆材料磨削加工过程中的脆塑转变现象的研究㊂分析了超声辅助振动磨削加工中脆塑转变的国内外研究现状，提出将高速㊁超高速与超声辅助振动磨削相结合的加工方式㊂研究结果表明：磨削速度对硬脆材料的最大未变形切屑厚度影响较大；引入超声辅助振动容易实现硬脆材料延性域磨削；施加不同方向的超声辅助振动对材料脆塑转变的临界切削深度影响不同㊂提出未来应从磨削热㊁预热处理㊁仿真分析模型㊁磨削加工模型４个方面对硬脆材料延性域磨削进行更深层次的研究㊂研究成果为实现硬脆材料延性域磨削和实际生产提供了参考㊂关键词：硬脆性材料；磨削加工技术；脆塑转变；超声辅助振动加工；延性域中图分类号：ＴＧ５８０ ６ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＤｕｃｔｉｌｉｔｙＤｏｍａｉｎｏｆＧｒｉｎｄｉｎｇＨａｒｄａｎｄＢｒｉｔｔｌｅＭａｔｅｒｉａｌｓＬＩＺｈｅｎｇ１，２，ＬＩＵＦｅｉ３，ＷＥＮＺｈｅｎｈｕａ１（１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５００４６，Ｃｈｉｎａ；２ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；３ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬｕｏｙａｎｇＨｅｎａｎ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙｄｏｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｕｓｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｍａｋｅｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｎｔｉ⁃ｆａｔｉｇｕｅａｎｄａｎｔｉ⁃ｗｅａｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｐｌａｓｔｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｓｃｈｏｌａｒｓｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ，ｓｕｃｈａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｐｌａｓｔｉｃｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄａｎｅｗｍａｃｈｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇｈｉｇｈｓｐｅｅｄ，ｕｌｔｒａ⁃ｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｓｐｅｅｄｈａｓａｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄｃｈｉｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｄｕｃｔｉｌｉｔｙｄｏ⁃ｍａｉｎｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｅａｓｉｌｙａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｕｌｔｒａ⁃ｓｏｎｉｃ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｈａｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｐｌａｓｔｉｃｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙｄｏｍａｉｎｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｒｏｍｆｏｕｒａｓｐｅｃｔｓ，ｓｕｃｈａｓｇｒｉｎｄｉｎｇｈｅａｔ，ｐｒｅ⁃ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌａｎｄｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｕｃｔｉｌｉｔｙｄｏｍａｉｎｇｒｉｎｄｉｎｇａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｐｌａｓｔｉｃｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ；Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙｄｏｍａｉｎ０㊀前言微晶玻璃㊁单晶硅㊁光学玻璃㊁工程陶瓷等材料具有硬度高㊁强度高㊁脆性高㊁耐磨损性能㊁耐腐蚀性能㊁化学性质稳定等特点，在汽车㊁仪器仪表㊁航空航天㊁军事等方面应用非常广泛［１－２］㊂然而，这些材料属于硬脆材料，其脆性高㊁断裂韧性低，工件加工时容易产生裂纹㊁崩边等缺陷，且加工功效低，严重影响工件的表面质量㊁使用寿命㊂硬脆材料加工过程中存在一个临界深度，当划痕深度小于临界深度时，硬脆材料以塑性模式去除；当划痕深度大于临界深度时，以脆性模式去除，加工硬脆材料时发生的这种现象称为脆性－塑性转变，又分别称为延性域加工㊁塑性化加工［３］㊂目前，针对硬脆材料延性域加工的最新研究中，较多的是研究磨削㊁车削㊁切削等方法，如在最大切削深度小于延性域加工的临界深度时对工件的加工表面质量进行控制，这些方法在一定程度上可以实现硬脆材料的延性域加工㊂但磨削加工时加工参数的合理选择㊁车削加工时刀具前角的精确控制，都会影响硬脆材料的延性域加工质量，容易在切削加工表面产生微裂纹和凹坑等㊂基于上述问题，本文作者重点分析了磨削加工下硬脆材料的脆性－塑性转变的研究现状，同时对超声辅助振动条件下的硬脆材料脆性－塑性转变研究现状进行分析，提出高磨削速度和超声辅助振动相结合作为硬脆材料磨削加工中脆塑转变的新方法㊂１　磨削加工脆塑转变研究现状通过合适的方法调整或控制工件在加工过程中处于延性域，可以增加工件的耐腐蚀性能和抗磨损性能，提高工件的表面质量和疲劳寿命㊂为了使硬脆材料在加工过程中处于延性域，国内外学者们进行了大量的研究，研究方法大致分为３种：试验研究㊁理论建模㊁仿真分析㊂１ １㊀试验研究在磨削加工过程中，研究者通过大量的试验对硬脆材料延性域进行研究㊂陈明君等［４］由金刚石磨粒的压痕试验，分析磨削过程中脆性材料的脆塑转变临界条件，进行ＬＨＧ８和ＦＣＤ１光学玻璃磨削试验，对比分析不同磨削深度下塑性域与非塑性域工件表面微观形貌，发现通过控制载荷㊁磨削速度㊁进给量，能够实现脆性材料延性域磨削㊂针对磨削硬脆材料过程中切屑堵塞砂轮对材料延性域影响较大的问题，姜峰等人［５］指出电解在线砂轮修整技术可以使砂轮在磨削过程中始终不被磨屑堵塞，从而实现硬脆材料的塑性加工㊂王景贺等［６］基于压痕法探究微晶玻璃的断裂韧性，计算了材料的理论临界载荷，开展循环纳米压痕试验，分析了加工疲劳对临界压力载荷㊁临界磨削深度的影响规律，获得了微晶玻璃的脆塑转变临界磨削条件㊂傅玉灿等［７］为实现脆性材料延性域磨削加工，由脆性材料延性域磨削机制，分析了实现单颗磨粒切厚均匀化的条件，制作了２个磨粒粒径不同的单层钎焊磨粒有序排布的砂轮，进行磨削氧化锆陶瓷试验，对比分析２个砂轮修整前后的轮廓峰点分布情况及２个砂轮修整前后的表面形貌，揭示了单层钎焊砂轮经磨粒有序排布和精密修整达到均匀化单颗磨粒切厚的目的㊂张昆等人［８］对比分析碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮前后磨削ＳｉＣ陶瓷的表面形貌，探究了修整次数对工件表面㊁单颗磨粒最大切厚的影响，揭示了修整量的改变引起单颗磨粒最大切厚的变化，从而改变工件脆性－塑性转变临界切厚，使塑性变形成为ＳｉＣ陶瓷的主要去除方式，实现了该材料延性域磨削㊂马振芳等［９］根据镁铝尖晶石透明陶瓷材料的脆塑转变行为，开展尖晶石陶瓷磨削试验，分析不同磨粒磨削后材料的表面微观形貌㊁磨削前后透光率㊁金刚石的磨粒尺寸㊁进给量对镁铝尖晶石表面粗糙度的影响，研究成果有助于实现材料延性域磨削㊂ＣＨＥＮＧ等［１０］在低磨削速度下进行一系列单颗金刚石微磨单晶硅划痕试验，运用显微镜和表面轮廓仪观测单点金刚石加工的微槽的裂纹，发现磨粒的锋利程度影响材料的脆塑转变和临界切削深度，对比分析了不同划擦速度与材料脆塑转变的关系㊂ＧＵＯ等［１１］分析了样品尺寸对材料从脆性到延性转变的影响㊂ＴＡＮＡＫＡ等［１２］研究了材料中的镍㊁锰元素对试验试样延性域的影响㊂肖志信等［１３］基于硬脆材料磨削加工机制，进行石英玻璃纳米级压痕试验，分析压痕试验位移－载荷曲线与石英玻璃临界破裂深度之间的变化关系，探究磨削参数对磨削表面粗糙度的影响，为进一步研究延性域临界磨削提供了试验支撑㊂葛琦等人［１４］对单晶硅片进行磨削试验，运用三维形貌轮廓仪和扫描电子显微镜观察工件磨削表面微观形貌，从表面破碎面积百分比㊁表面破碎率㊁分形维数㊁表面纹理纵横比等方面，对单晶硅磨削表面脆塑转变进行表征，发现表面纹理纵横比能够准确地表示单晶硅材料磨削表面的脆塑转变行为㊂经过试验研究，人们对硬脆材料加工中延性域有了整体的认识，近年来关于硬脆材料加工中延性域的研究主要分为：（１）加工参数对材料延性域的影响；（２）不同硬脆材料延性域的研究；（３）磨削试验使用的砂轮对材料延性域的影响㊂然而，关于硬脆材料延性域机制方面的研究还有很大的空间，尤其针对磨削加工过程中材料的力学特性㊁消耗的能量等对材料延性域的影响仍需要更深入的研究㊂１ ２㊀理论建模利用试验方法研究硬脆材料延性域需要耗费大量的精力，对硬脆材料延性域的产生机制也不能进行更进一步的探究㊂为此，许多研究者从理论方面对硬脆材料延性域产生机制进行深入研究㊂郑建新等［１５］从加工过程中所需的能量㊁材料去㊃８７１㊃机床与液压第４９卷除率㊁陶瓷材料本身的性质等方面，分析陶瓷材料延性域磨削的可行性，基于压痕断裂力学原理构建陶瓷材料延性域磨削的模型，将超声磨削应用于陶瓷材料，得到陶瓷材料实现延性域超声磨削的临界深度㊂吴重军［１６］对比分析传统与新建立的延性域磨削临界切屑厚度模型，发现在延性域磨削临界切屑厚度模型中考虑材料力学特性㊁磨削加工参数，可以提高工件表面质量，并借助高速磨削碳化硅试验对新建立的临界切屑厚度模型进行验证㊂ＳＵＮ等［１７］基于磨削原理，确定了硬脆材料的脆塑转变临界值，建立了磨削过程中切屑产生的３个阶段中单位宽度总法向力和切向力的数学模型㊂ＷＵ等［１８］认为脆性材料的切削力包括塑性切削力和脆性切削力，塑性切削力主要由摩擦力㊁犁耕力和切削力组成，脆性切削力主要与摩擦力和断裂切削力有关，并进行了不同转速和未变形切屑厚度下的塑性去除系数和裂纹尺寸的对比试验，构建了塑性去除力和脆性去除力共存的模型㊂杨晓京等［１９］根据单晶锗纳米划痕试验脆塑转变机制，计算了单晶锗材料脆塑转变的临界载荷，并开展变载荷纳米划痕试验，基于试验结果对单晶锗脆塑转变临界深度模型进行修正，修正后的模型可以更好地控制单晶锗在延性域内加工㊂学者们通过构建模型及对建立的模型进行修正，从理论上对硬脆材料磨削加工延性域进行了分析并取得了一定进展，但仅从理论方面进行分析还不严谨，为获得更加精确㊁更贴近于实际工况的理论模型，他们将理论分析与有限元仿真分析相结合，以期获得更加严谨㊁全面的分析结果㊂１ ３㊀仿真模拟随着科学技术水平的迅速发展和计算机水平的提高，以及有限元分析技术的广泛应用，许多学者运用数值模拟方法对硬脆材料的磨削过程进行建模分析㊂由于砂轮的磨粒排布是无规则的，学者们为简化模拟砂轮磨削过程的建模，将砂轮简化为单颗磨粒，对单颗磨粒磨削过程进行仿真分析㊂吴书安等［２０］通过研究单颗磨粒划痕，构建热－力耦合平面仿真模型，分析流动应力与单颗磨粒半径㊁磨削深度的变化关系，通过数值模拟获得了塑性流动阈值范围和产生脆塑转变的临界值㊂ＪＩ等［２１］运用非线性有限元分析软件，对单点金刚石磨削碳化硅过程进行数值模拟，通过合理控制磨削参数，得到了高精度的碳化硅自由表面㊂ＤＵＡＮ［２２］基于尖端半径不同的金刚石磨粒对单晶硅的划痕试验结果，运用数值模拟与ＳＰＨ相耦合的方法，探究了单晶碳化硅在不同尖端半径的锥形金刚石颗粒划痕处的脆塑转变㊂ＺＨＡＮＧ等［２３］基于Ｄ－Ｐ本构模型，建立了金刚石磨粒磨削单晶硅的仿真模型，观察仿真过程中切屑形貌和切削力的变化，区分了单晶硅的脆性去除行为和塑性去除行为㊂ＬＩＵ等［２４］基于光滑粒子流体动力学的单颗磨粒划痕模拟方法，分析了碳化硅陶瓷磨削机制，探究了材料去除过程㊁划痕速度对裂纹扩展㊁磨削表面粗糙度和划痕力的影响，仿真结果表明磨削深度的改变对材料的脆㊁塑性影响较大㊂通过数值模拟方法获得的研究成果，为更加全面地探究硬脆材料磨削加工中的延性域奠定了基础，但数值模拟过程中使仿真模型更接近于实际工况㊁计算分析时间更短㊁更精确等方面还受到限制，运用数值模拟方法探究硬脆材料磨削加工中的延性域仍然需要进行更加深入的研究㊂２　超声辅助振动磨削加工脆塑转变研究现状超声辅助振动磨削是一种复合加工技术，结合了传统超声加工与普通磨削加工的材料去除方式，具有提高材料去除率㊁减小磨削力㊁提高加工精度㊁改善表面质量等优点，尤其在硬脆材料精密加工中其优势较为突出［２５－２６］㊂学者们将超声辅助振动作用与磨削加工有机结合在一起，对工件进行内圆㊁平面㊁侧面等超声振动辅助磨削加工㊂ＣＡＯ等［２７］根据超声振动辅助内圆磨削机制，建立单颗磨粒的运动轨迹方程及磨削力模型，开展传统内圆磨削与超声辅助振动内圆磨削对比试验，分析超声作用对工件表面微观形貌㊁磨削力㊁切屑截面积的影响，得到超声振动辅助的存在可以改善工件表面质量，且容易实现硬脆材料延性域加工㊂ＣＨＥＮ等［２８］基于椭圆超声辅助振动磨削原理，构建了椭圆超声振动磨削加工时临界未变形切屑厚度模型，分析工艺参数对磨削力和比磨削能的影响规律，获得了椭圆超声振动磨削脆性材料的脆塑转变行为机制以及控制脆性材料在延性域内磨削㊂ＸＩＡＯ等［２９］研究了超声振动辅助侧磨陶瓷的塑性－脆性过渡去除机制，建立了理论切削力模型，通过试验确定了塑性－脆性临界切削深度，从而区分陶瓷材料的塑性区和脆性区㊂针对磨削硬脆材料时在不同方向上施加超声振动方面的研究，张嘉桐［３０］对微晶玻璃进行无超声振动㊁不同方向的超声辅助振动划擦对比试验，探究超声振动对划擦力㊁振动方向对材料去除率的影响，揭示了Ｙ向超声振动作用增加了微晶玻璃韧脆转变深度且能够实现脆性材料延性域去除㊂为探究超声辅助振动作用对硬脆材料延性域加工有显著效果，学者们建立理论模型并进行更加深入的研究㊂ＬＩ等［３１］基于变深度纳米划痕试验和超声振动辅助磨削单颗磨粒轨迹，构建以单位时间内材料的去除率为桥梁的法向磨削力模型，通过对比分析，得到超声振动辅助磨削可以改善工件表面质量㊁降低表面㊃９７１㊃第９期李征等：磨削加工硬脆材料的延性域研究进展㊀㊀㊀损伤深度，有助于实现材料延性域磨削㊂ＺＨＯＵ和ＺＨＡＯ［３２］由超声振动辅助磨削玻璃加工中特定切削能量的表达式，提出了将塑性模态和脆性模态去除过程中所消耗的能量作为超声振动参数㊁磨削参数和工件材料固有特性的函数来进行建模，预测超声振动辅助磨削玻璃加工中脆塑转变的临界切削深度㊂以上研究结果表明，超声辅助振动作用有助于实现硬脆材料延性域加工，一方面可以改善工件表面质量，提高工件加工精度；另一方面能够增大硬脆材料的临界切削深度，扩大硬脆材料延性域㊂３㊀结论在磨削加工硬脆材料过程中，为使其处于延性域加工，可以通过调整加工参数㊁改变砂轮磨粒排布形式以及将传统磨削与超声辅助振动相结合等方法来实现㊂但是，现阶段多采用传统速度的磨削工艺，磨削速度较低，加工效率较低㊂如果将超声辅助振动与高速㊁超高速磨削加工技术相结合，必定能在保证加工工件拥有良好抗疲劳㊁抗腐蚀性能的基础上，提高加工效率㊂为实现该目标，需要进行以下更进一步的深入探究：（１）磨削热㊂磨削硬脆材料加工过程中产生的磨削热属于瞬态冲击热，需研究瞬态冲击热对硬脆材料的变化机制㊁临界切削深度是否有影响㊂（２）预热处理㊂高温可以使硬脆材料产生热软化效应，能够使硬脆材料延性域加工变得更加容易，考虑对硬脆材料磨削加工前进行一定的预热加工，能够使工件得到更好的表面质量和更高的加工效率㊂（３）仿真分析模型㊂硬脆材料磨削加工仿真分析中，通常是建立单颗磨粒磨削仿真分析模型，没有针对整个砂轮建立磨削仿真分析模型㊂为使仿真分析更贴近实际磨削工况，应考虑对整个砂轮进行仿真分析㊂（４）磨削加工模型㊂针对硬脆材料延性域磨削加工，不同材料需构建不同的磨削加工模型，对于不同材料的磨削试验，考虑引入变材料系数建立不同硬脆材料之间通用的磨削加工模型㊂参考文献：［１］任敬心，华定安．磨削原理［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２０１１．［２］陈明君，王立松，梁迎春，等．脆性材料塑性域的超精密加工方法［Ｊ］．航空精密制造技术，２００１，３７（２）：１０－１２．ＣＨＥＮＭＪ，ＷＡＮＧＬＳ，ＬＩＡＮＧＹＣ，ｅｔａｌ．Ｕｌｔｒａ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｄｕｃｔｉｌｅｒｅｇｉｍｅ［Ｊ］．ＡｖｉａｔｉｏｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，３７（２）：１０－１２．［３］刘新，黄帅，陈发泽，等．一种实时调控脆性材料脆塑转变厚度的方法：ＣＮ１０４４４５９９８Ａ［Ｐ］．２０１５－０３－２５．［４］陈明君，董申，李旦，等．脆性材料超精密磨削时脆转变临界条件的研究［Ｊ］．高技术通讯，２０００，１０（２）：６４－６７．ＣＨＥＮＭＪ，ＤＯＮＳ，ＬＩＤ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｂｅｉｔｔｌｅ⁃ｄｕｃｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆｂｅｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｕｌｔｒａ⁃ｐｒｅ⁃ｃｉｓｉｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇ［Ｊ］．ＨｉｇｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２０００，１０（２）：６４－６７．［５］姜峰，李剑峰，孙杰，等．硬脆材料塑性加工技术的研究现状［Ｊ］．工具技术，２００７，４１（８）：３－８．ＪＩＡＮＧＦ，ＬＩＪＦ，ＳＵＮＪ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｃｔｕａｌｉｔｉｅｓｏｆｄｕｃ⁃ｔｉｌｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｆｏｒｈａｒｄａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＴｏｏｌＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，４１（８）：３－８．［６］王景贺，李顺增，宋晓莉，等．基于纳米压痕疲劳实验的微晶玻璃脆塑转变研究［Ｊ］．光学学报，２０１３，３３（９）：（０９２２００４－１）－（０９２２００４－６）．ＷＡＮＧＪＨ，ＬＩＳＺ，ＳＯＮＧＸＬ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｅｒａｍｉｃ⁃ｇｌａｓｓ ｓｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｄｕｃｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｎａｎｏ⁃ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｆａｔｉｇｕｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ［Ｊ］．ＡｃｔａＯｐｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１３，３３（９）：（０９２２００４－１）－（０９２２００４－６）．［７］傅玉灿，张贝，徐鸿钧，等．单颗磨粒切厚均匀化实现脆性材料延性域磨削技术［Ｊ］．南京航空航天大学学报，２０１２，４４（５）：７５４－７６１．ＦＵＹＣ，ＺＨＡＮＧＢ，ＸＵＨＪ，ｅｔａｌ．Ｄｕｃｔｉｌｅｒｅｇｉｍｅｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｕｎｉｆｙｉｎｇｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄｃｈｉｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｇｒａｉｎｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２０１２，４４（５）：７５４－７６１．［８］张昆，苏宏华，徐旺，等．碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮对磨削ＳｉＣ的材料去除机理的影响［Ｊ］．南京航空航天大学学报，２０１４，４６（５）：７３２－７３７．ＺＨＡＮＧＫ，ＳＵＨＨ，ＸＵＷ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｌａｔｅｗｈｅｅｌｄｒｅｓｓｉｎｇｏｆｍｏｎｏｌａｙｅｒｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｗｈｅｅｌｏｎｍａｔｅｒｉａｌｒｅ⁃ｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎＳｉＣｇｒｉｎｄｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２０１４，４６（５）：７３２－７３７．［９］马振芳，王丽，姜雪，等．镁铝尖晶石的塑性域磨削［Ｊ］．光学精密工程，２０１７，２５（４）：４３１－４３６．ＭＡＺＦ，ＷＡＮＧＬ，ＪＩＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．ＤｕｃｔｉｌｅｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆＭｇＡｌ２Ｏ４ｓｐｉｎｅｌ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，２５（４）：４３１－４３６．［１０］ＣＨＥＮＧＪ，ＷＵＪ，ＧＯＮＧＹＤ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅｇｒｉｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｕｒａｎｄｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｄｕｃｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｗｉｔｈａｄｉａｍｏｎｄｍｉｃｒｏ⁃ｇｒｉｎｄｉｎｇｔｏｏｌ［Ｊ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，９１（１／２／３／４）：１２０９－１２２６．［１１］ＧＵＯＪＪ，ＭＡＤＨＡＶＲＥＤＤＹＫ，ＨＩＲＡＴＡＡ，ｅｔａｌ．Ｓａｍｐｌｅｓｉｚｅｉｎｄｕｃｅｄｂｒｉｔｔｌｅ－ｔｏ－ｄｕｃｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆｓｉｎｇｌｅ⁃ｃｒｙｓｔａｌａｌｕｍｉｎｕｍｎｉｔｒｉｄｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２０１５，８８：２５２－２５９．［１２］ＴＡＮＡＫＡＭ，ＭＡＴＳＵＯＫ，ＹＯＳＨＩＭＵＲＡＮ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮｉａｎｄＭｎｏｎｂｒｉｔｔｌｅ－ｔｏ－ｄｕｃｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｕｌｔｒａｌｏｗ⁃ｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ａ，２０１７，６８２：３７０－３７５．㊃０８１㊃机床与液压第４９卷［１３］肖志信，郑煜，李白冰，等．硬脆性材料功能微结构精密磨削实验［Ｊ］．航空精密制造技术，２０１８，５４（６）：１－５．ＸＩＡＯＺＸ，ＺＨＥＮＧＹ，ＬＩＢＢ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｃｉｓｅｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｈａｒｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌ［Ｊ］．ＡｖｉａｔｉｏｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８，５４（６）：１－５．［１４］葛琦，周平，赵林杰，等．单晶硅磨削表面脆塑转变表征方法［Ｊ］．机电工程技术，２０１９，４８（１０）：６９－７３．ＧＥＱ，ＺＨＯＵＰ，ＺＨＡＯＬＪ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｐｌａｓｔｉｃｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉ⁃ｃｏｎｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，４８（１０）：６９－７３．［１５］郑建新，徐家文，吕正兵．陶瓷材料延性域磨削机理［Ｊ］．硅酸盐学报，２００６，３４（１）：１０２－１０６．ＺＨＥＮＧＪＸ，ＸＵＪＷ，ＬＶＺＢ．Ｇｒｉｎｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｅ⁃ｒａｍｉｃｓｉｎｔｈｅｄｕｃｔｉｌｅｒｅｇｉｍｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙ，２００６，３４（１）：１０２－１０６．［１６］吴重军．碳化硅磨削微观损伤机理及其高性能磨削技术研究［Ｄ］．上海：东华大学，２０１７．ＷＵＣＪ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｉｃｒｏ⁃ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｇｒｉｎｄ⁃ｉｎｇｏｆｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅａｎｄｉｔｓｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１７．［１７］ＳＵＮＬ，ＹＡＮＧＳＭ，ＹＡＮＧＬ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗｍｏｄｅｌｏｆｇｒｉｎｄ⁃ｉｎｇｆｏｒｃｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｍａｃｈｉｎｉｎｇｂｒｉｔｔｌｅａｎｄｈａｒｄｍａｔｅｒｉ⁃ａｌｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｄｉａＣＩＲＰ，２０１５，２７：１９２－１９７．［１８］ＷＵＣＪ，ＬＩＢＺ，ＹＡＮＧＪＧ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅｆｏｒｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏ⁃ｅｘｉｓｔｉｎｇｏｆｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｎｄｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ［Ｊ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，８７（５）：１９６７－１９７５．［１９］杨晓京，刘浩，赵彪，等．单晶锗脆塑转变纳米划痕实验研究［Ｊ］．有色金属工程，２０１９，９（６）：１２－１６．ＹＡＮＧＸＪ，ＬＩＵＨ，ＺＨＡＯＢ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｎａｎｏｓｃａｌｅｓｃｒａｔｃｈｉｎｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｇｅｒｍａｎｉｕｍｂｒｉｔｔｌｅｐｌａｓ⁃ｔｉｃｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，９（６）：１２－１６．［２０］吴书安，祝锡晶，郭策．基于热力耦合的单磨粒临界磨削仿真分析［Ｊ］．表面技术，２０１６，４５（８）：１４４－１４９．ＷＵＳＡ，ＺＨＵＸＪ，ＧＵＯＣ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｒｉｔｉｃａｌｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｓｉｎｇｌｅｇｒａｉｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｅ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，４５（８）：１４４－１４９．［２１］ＪＩＳＪ，ＬＩＵＬＬ，ＺＨＡＯＪ，ｅｔａｌ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｂｏｕｔａｂｒａｓｉｖｅｂｅｌｔｇｒｉｎｄｉｎｇｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ［Ｊ］．ＫｅｙＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１６，６７９：２７－３２．［２２］ＤＵＡＮＮ．ＴｈｅｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌＳｉＣｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｂｙｓｉｎｇｌｅｄｉａｍｏｎｄｇｒｉｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｐｒａ⁃ｄｉｕｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，５３（１５）：１７１．［２３］ＺＨＡＮＧＪＪ，ＨＡＮＬ，ＺＨＡＮＧＪＧ，ｅｔａｌ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｏｏｌｒａｋｅａｎｇｌｅｏｎｂｒｉｔｔｌｅ－ｔｏ－ｄｕｃ⁃ｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｄｉａｍｏｎｄｃｕｔｔｉｎｇｏｆｓｉｌｉｃｏｎ［Ｊ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒ⁃ｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，１０４（１／２／３／４）：８８１－８９１．［２４］ＬＩＵＹ，ＬＩＢＺ，ＷＵＣＪ，ｅｔａｌ．Ｓｍｏｏｔｈｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｈｙｄｒｏｄｙ⁃ｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｉＣｃｅｒａｍ⁃ｉｃｇｒｉｎｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ［Ｊ］．ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１８，４４（１１）：１２１９４－１２２０３．［２５］曹建国，张勤俭．碳化硅陶瓷超声振动辅助磨削材料去除特性研究［Ｊ］．机械工程学报，２０１９，５５（１３）：２０５－２１１．ＣＡＯＪＧ，ＺＨＡＮＧＱＪ．Ｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｕｌｔｒａ⁃ｓｏｎｉｃａｓｓｉｓｔｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆＳｉＣｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，５５（１３）：２０５－２１１．［２６］陈剑斌．硬脆难加工材料高速磨削表面完整性及亚表面损伤研究［Ｄ］．长沙：湖南大学，２０１５．ＣＨＥＮＪＢ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙａｎｄｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｄａｍａｇｅｉｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｈａｒｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｓｈａ：ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５．［２７］ＣＡＯＪＧ，ＮＩＥＭ，ＬＩＵＹＭ，ｅｔａｌ．Ｄｕｃｔｉｌｅ⁃ｂｒｉｔｔｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄｉｎｔｅｒｎａｌｇｒｉｎｄ⁃ｉｎｇｏｆｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒ⁃ｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８，９６（９／１０／１１／１２）：３２５１－３２６２．［２８］ＣＨＥＮＪＢ，ＦＡＮＧＱＨ，ＷＡＮＧＣＣ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｂｒｉｔｔｌｅ⁃ｄｕｃｔｉｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｕｌ⁃ｔｒａｓｏｎｉｃａｓｓｉｓｔｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｈａｒｄｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ｐｒｅ⁃ｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４６：１０４－１１７．［２９］ＸＩＡＯＸＺ，ＺＨＥＮＧＫ，ＬＩＡＯＷＨ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｍｏｄｅｌｉｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｓｉｄｅｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｚｉｒｃｏｎｉａｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌｓａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，２０１６，１０４：５８－６７．［３０］张嘉桐．超声辅助磨削中振动方向对材料去除的影响［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１８．ＺＨＡＮＧＪＴ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｎｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｓｓｉｓ⁃ｔｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８．［３１］ＬＩＣ，ＺＨＡＮＧＦＨ，ＭＥＮＧＢＢ，ｅｔａｌ．Ｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉ⁃ｂｒａｔｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒＳｉＣｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１７，４３（３）：２９８１－２９９３．［３２］ＺＨＯＵＭ，ＺＨＡＯＰＹ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｃｒｉｔｉｃａｌｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｆｏｒｄｕｃｔｉｌｅ⁃ｂｒｉｔｔｌｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇｏｆｏｐｔｉｃａｌｇｌａｓｓｅｓ［Ｊ］．ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，８６（５／６／７／８）：１７７５－１７８４．（责任编辑：张楠）㊃１８１㊃第９期李征等：磨削加工硬脆材料的延性域研究进展㊀㊀㊀。

超精密加工砂轮的选取原则
超精密加工砂轮的选取原则如下：
1. 砂轮的磨料：超精密加工要求砂轮具有高的磨削效率和精度，因此应选择高硬度、高韧性、高耐磨性的磨料，如金刚石、CBN 等。

2. 砂轮的粒度：粒度越细，磨削表面的粗糙度越小，但磨削效率也会降低。

因此，应根据加工要求选择合适的粒度。

3. 砂轮的硬度：硬度越高，砂轮的耐磨性越好，但也会使磨削表面的粗糙度增加。

因此，应根据加工材料和加工要求选择合适的硬度。

4. 砂轮的组织：砂轮的组织结构对磨削性能有很大影响，应选择组织均匀、气孔率低的砂轮。

5. 砂轮的形状和尺寸：砂轮的形状和尺寸应根据加工零件的形状和尺寸来选择，以保证磨削效率和加工精度。

6. 砂轮的结合剂：结合剂的性能直接影响砂轮的硬度、强度和耐磨性，应选择性能稳定、结合强度高的结合剂。

7. 砂轮的修整：砂轮在使用过程中会磨损，需要定期修整。

应选择合适的修整工具和方法，以保证砂轮的磨削性能。

总之，超精密加工砂轮的选取应根据加工要求、材料特性和机床性能等因素综合考虑，选择合适的砂轮，以保证加工效率和加工精度。

单颗磨粒磨削仿真研究进展刘伟;刘仁通;邓朝晖;商圆圆【摘要】概述了传统磨削仿真的基本方法及发展过程,总结了磨粒模型和工件模型的研究现状,具体分析了有限元法、光滑流体粒子动力学法、分子动力学法以及综合仿真方法等应用于单颗磨粒磨削材料的去除机理、戍屑机理、工件表面质量以及磨粒磨损等仿真中的研究现状,最后阐述了各类仿真方法的局限性,并提出了单颗磨粒磨削仿真进一步的发展前景.【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2018(048)004【总页数】8页(P1-8)【关键词】单颗磨粒;磨削仿真;有限元;光滑流体粒子动力学;分子动力学【作者】刘伟;刘仁通;邓朝晖;商圆圆【作者单位】湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201;湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201;湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201;湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言随着新磨料磨具的出现，磨削加工精度与效率得到提高，在工业、国防军工、航天航空等精密加工领域得到广泛的应用。

磨削加工机理较为复杂，影响因素众多，工件材料特性、砂轮表面形貌、磨粒分布、磨削工艺参数等因素耦合作用决定磨削加工过程，磨削加工表面形貌是多颗磨粒的切削轨迹累积获得[1]。

磨削加工机理研究可从单颗磨粒磨削出发，将单颗磨粒切削结果在磨削加工区域进行有效集成，进而解释磨削加工过程中的各类物理现象，而实际上单颗磨粒磨削是对复杂磨削过程的一种简化分析手段，并不是一个真实的磨削加工工艺，与实际磨削过程差别很大。

因此单颗磨粒的磨削一般只能对磨粒加工的材料去除与成屑机理及磨粒磨损等具有一定的参考价值[2]。

单颗磨粒磨削仿真是认识复杂磨削作用的一种重要手段，把磨粒抽象为具有一定规则的几何形状，用金刚石或其他材料压头做滑擦、压痕或运动学仿真[3]。

基于DEFORM-3D单颗磨粒切削仿真与研究刘晓初;陈凡;赵传;何铨鹏【摘要】建立了单颗磨粒几何模型,运用DEFORM-3D有限元软件模拟AI203磨粒与45钢不同相对位置(旋转角度)时磨削力、等效应力、等效应变与磨削温度的变化规律,仿真结果表明:随着磨粒旋转角度的增大,法向磨削力和切向磨削力都增大,其比值约为(1～1.3),磨削温度先增大后减小,磨粒旋转角度越小,越易形成切屑,等效应力最大位置是磨粒耕犁作用产生的堆积材料挤压周围材料的那部分区域,而等效应变的最大位置是磨粒前刀面与工件接触的区域.单颗磨粒切削仿真为磨削加工之前磨削力与磨削温度的预测提供理论依据,也为砂轮的制备提供了参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】5页(P69-73)【关键词】DEFORM-3D;单颗磨粒;磨削力;磨削温度;旋转角度【作者】刘晓初;陈凡;赵传;何铨鹏【作者单位】广州大学机械与电气工程学院,广东广州510006;金属材料强化研磨高性能加工重点实验室,广东广州510006;广州大学机械与电气工程学院,广东广州510006;金属材料强化研磨高性能加工重点实验室,广东广州510006;广州大学机械与电气工程学院,广东广州510006;金属材料强化研磨高性能加工重点实验室,广东广州510006;广州大学机械与电气工程学院,广东广州510006;金属材料强化研磨高性能加工重点实验室,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TH16磨削过程实际上就是磨具表面大量排列参差不齐、分布不规则的形状各异的磨粒共同完成的切削过程［1］，由于磨粒的切入深度不同，因此磨削过程包括滑擦、耕犁和切削三个阶段。

磨削力与磨削温度是砂轮磨削加工中两个重要的参数。

磨削力产生于滑擦、耕犁和切削三个阶段，而每个阶段对磨削力的影响主要取决于磨料、工件材料、磨削液、化学反应及磨刃形状［2］。

磨削温度主要来自于磨粒与工件的耕犁和切削作用，而磨削力，磨削温度与砂轮耐用度、磨削表面粗糙度、比磨削能等均有直接的关系。